Study on wood decay prediction model in consideration of the tissue structures

考虑组织结构的木材腐烂预测模型研究

• 批准号: 22K04433
• 负责人: 齋藤 宏昭
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: Ashikaga University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04433/
• 关键词: 木材; 腐朽; 水分移動; モデリング; 劣化; 耐久性; 水分; 予測モデル

本研究では、柱材の木口腐朽における水平断面での腐朽度のバラツキを、木材の組織構造に起因する物質移動特性との関係から解明を試みるものである。これまでの検討では、腐朽処理したアカマツ心持ち材のCT画像の分析を試み、木口腐朽では晩材率により含水率や腐朽度の差異が見られたものの、輝度値の比較だけでは腐朽領域の詳細な把握は困難であった。そこで本研究では、はじめに腐朽処理をした木材のCT画像を、三次元画像処理ソフトを利用し輝度値の頻度を考慮することにより可視化し、腐朽進行の空間的な推移の把握を試みた。一般に、輝度値の頻度を考慮した可視化は、工業製品や土質のような比較的均質な材料内の弱点部検出を目的とした適用例が多いが、木材は密度の異なる空隙、早材、晩材、樹脂等から構成されるため、詳細な設定が必要になる。そこで、これら早晩材等に対し輝度値の閾値を設定し、腐朽処理前後の画像を再構築したところ、腐朽による密度低下の箇所を明確に示すことができ、可視化により試料内の腐朽進行を解釈するための手法を構築できた。上記手法により、木口腐朽の時間変化を検討したところ、腐朽初期には晩材に比べ早材の密度低下が顕著で、早材部の仮道管を経由した菌糸や水蒸気の供給が原因であることが推測された。また、別途行った柾目腐朽の可視化結果からは、側面となる木口部分からの菌糸の周り込みも確認されており、腐朽現象を従来に比べて詳細に把握できた。

在这项研究中，我们试图阐明支柱材料端端腐烂的水平横截面的腐烂程度的变化与木材微观结构引起的传质特性的关系。在之前的研究中，我们尝试分析经过腐烂处理的红松木材的 CT 图像，虽然根据端部腐烂的晚期木材百分比可以看到含水量和腐烂程度的差异，但不可能通过简单地比较亮度值来确定衰减区域的细节是很难理解的。因此，在本研究中，我们首先使用三维图像处理软件可视化经过腐烂处理的木材的CT图像，并考虑亮度值的频率，并试图了解腐烂进程的空间转变。一般来说，考虑亮度值频率的可视化通常用于检测工业产品或土壤等相对均匀的材料中的薄弱点，因为它是由木材和树脂等材料制成的，因此需要进行详细的设置。因此，通过为这些材料设置亮度值阈值并重建衰变处理前后的图像，可以清楚地显示因衰变而密度下降的区域，并且可以通过以下方式解释样品内的衰变进展：我们能够构建一种方法来做到这一点。利用上述方法，我们考察了木材端部腐烂随时间的变化，发现在腐烂初期，早材的密度明显低于晚材，这是由于菌丝体和水蒸气通过木材的供给所致。据推测，早材中存在管胞。此外，从单独观察直纹腐烂的结果来看，确认了菌丝体包围了木材的端部（即侧面），我们能够比以前更详细地了解腐烂现象。