(57)【要約】【課題】木材のヤング係数は，従来，立木を伐採した後，丸太もしくは製材した状態で測定がなされてきた。しかし，この方法は立木の伐採（破壊）作業を伴うため，労力を要し，簡易なヤング係数の測定や立木の成長に伴う継続的なヤング係数の測定が不可能であった。【解決手段】立木を伐採せずに，荷重を加え，その時に発生する撓み変位を測定し，荷重と変位との相関関係を用いてヤング係数を求める。即ち，材料力学に基づいた理論的解析を行い，直接的にヤング係数を求める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
立木に加えた荷重と撓み変位との連続的データを用いた一次回帰分析からその比例定数を求め，その比例定数と立木の情報から，ヤング係数を力学的に算出する方法。
【請求項２】
立木に加える荷重を変化させ，その変化に対応して撓み変位を生じさせることを特徴とする装置。
【請求項３】
荷重部と変位部を有するヤング係数測定装置。
【請求項４】
荷重計および変位計からの信号を荷重データおよび撓み変位データに変換する手段を有する請求項３に記載のヤング係数測定装置。
【請求項５】
立木情報の入力部から入力された入力情報と，荷重データおよび撓み変位データを用いてヤング係数を測定する請求項４に記載のヤング係数測定装置。
【請求項６】
立木に加えた荷重と撓み変位との連続的データを用いた一次回帰分析からその比例定数を求め，その比例定数と立木の情報から，ヤング係数を力学的に算出するプログラム。
【請求項７】
立木に加えた荷重と撓み変位との連続的データを用いた一次回帰分析からその比例定数を求め，その比例定数と立木の情報から，ヤング係数を力学的に算出するプログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は，立木のヤング係数を非破壊（伐採しない）で測定する方法と，そのヤング係数の測定方法を実現するための非破壊ヤング係数装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来のヤング係数の測定方法には，例えば，以下のようなものがある。
（１）「負荷法」：丸太材に荷重を加えてその変形との関係から，力学的に求める方法。
（２）「周波数解析法（打音法）」：材をハンマーで打撃し，打撃音の周波数解析から固有振動数を求め，さらに材の密度を測定して，振動理論によってヤング率を算出する方法（下記特許文献１）。
（３）「応力波法」：応力波の伝搬速度を測定するとともに，材の密度を測定し，伝搬速度および密度から，所定の関係式を用いてヤング係数を算出する方法（下記特許文献２，３）。
（４）人が立木にぶら下がることにより立木に直接的に荷重を加え，その撓み変位と体重から，ヤング係数を測定する方法（非特許文献１）。【０００３】  しかしながら，上記（１）から（３）の方法では，立木を伐採する必要があるため，立木を非破壊状態（伐採しない）で，ヤング係数を測定することが不可能である。また，伐採作業は多くの労力を必要するため，手軽なヤング係数の測定が困難である。さらに，人工林等の管理においては，管理情報として現存する立木の材質強度が必要とされるが，一度伐採してしまうと，その後の管理が不可能となる。【０００４】  また，上記（４）の方法では，これらの問題が解決され，立木を伐採することなく非破壊で簡易に測定が可能となったが，人が立木にぶら下がることにより立木に直接的に荷重を加える方式をとるため，ぶら下がり時の立木の揺れが収まるまで測定が不可能であり，測定効率の低下原因となっていた。【０００５】  本発明は，立木を伐採することなく，非破壊で立木のヤング率を測定可能とする方法および装置である。ヤング率測定に必要な情報は，立木形態に係わる情報（立木の高さの異なる２地点での立木の直径，樹皮の厚さ），荷重変位情報（立木に加えた荷重および荷重による撓み変位および比例定数），および装置情報（矢高長，荷重点から立木までの距離を示すアーム長）である。これらの情報を材料力学理論から導き出されたヤング率計算式に代入することにより，立木のヤング率を非破壊で求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公平６−７８９７４号公報
【特許文献２】特公昭４０−１８１９４号公報
【特許文献３】特開２００７−２３２６９８号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】  小泉章夫，上田恒司：立木の曲げ試験による材質評価（１）樹幹曲げ剛性の測定，木材学会誌，３２，６６９−６７６（１９８６）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】  しかしながら，上記の方法では，立木を伐採する必要があるため，立木を非破壊状態（伐採しない）で，ヤング係数を測定することが不可能である。また，伐採作業は多くの労力を必要するため，手軽なヤング係数の測定が困難である。さらに，人工林等の管理においては，管理情報として現存する立木の材質強度が必要とされるが，一度伐採してしまうと，その後の管理が不可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は，立木を伐採することなく，非破壊で立木のヤング率を測定可能とする方法および装置である。ヤング率測定に必要な情報は，立木形態に係わる情報（立木の高さの異なる２地点での立木の直径，樹皮の厚さ），荷重変位情報（立木に加えた荷重および荷重による撓み変位および比例定数），および装置情報（矢高長，荷重点から立木までの距離を示すアーム長）である。これらの情報を材料力学理論から導き出されたヤング率計算式に代入することにより，立木のヤング率を非破壊で求めることができる。
【発明の効果】
【００１０】  立木形態に係わる情報（立木の高さの異なる２地点での立木の直径，樹皮の厚さ），荷重変位情報（立木に加えた荷重および荷重による撓み変位よび比例定数）および装置情報（矢高長，荷重点から立木までの距離を示すアーム長）と材料力学理論から導き出された計算式により，立木のヤング率を伐採することなく，非破壊で求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１はヤング係数測定装置を構成する荷重部と変位部の説明図である。
【図２】図２はヤング係数測定装置の実施方法を示した説明図である。（実施例として，高さ１２０ｃｍと１８０ｃｍの立木の直径を用いた場合を示した。）
【発明を実施するための形態】
【００１２】  本発明装置は，図１に示すように立木に荷重を加える装置（荷重測定装置７）と撓み変位を測定する装置（変位測定装置１３）の２つの装置から構成される。
【実施例】
【００１３】  荷重測定装置７のアーム２は，図２に示すように，立木に直角になるように接触させ，立木に巻き付けた荷重測定装置固定バンド１から伸ばした固定用ロープ５によって固定される。アーム２の取り付け高さは，本実施例では地表から１８０ｃｍとする。【００１４】  人が乗るなどして荷重を加える荷重点部４とアーム２との間には，荷重計（ロードセル）３を荷重ロープ６により連結し（図１，図２），荷重計から発せられる出力データを記録計などにより連続的に記録する。【００１５】  変位部１０は，図１に示すように矢高長Ｓに相当する間隔を設けて，太さ２〜５ｍｍ程度，長さ５〜１００ｍｍのピンが設けられており，図２に示すように，このピン部分１２（図１）と変位計９の変位計センサー１１（図１）が立木に接するように変位測定装置固定バンド８で固定する（図２）。このとき，変位計センサー１１（図２）が地表から１２０ｃｍの高さになるように調節する。その際，荷重計からの出力データと変位計９からの出力データは，同期させて記録することとする。【００１６】  同期した荷重計からの出力データと変位計からの出力データは，縦軸に荷重Ｐを，横軸に変位δをとってプロットすると，弾性域において両者は比例関係にある。この時，直線（１次）回帰分析を実施すると比例定数をＫとすると数式１を得る。
【数１】
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【００１７】  一方，材料力学の理論式より，ヤング係数を求める式を導出すると，数式２を得ることができる。
【数２】
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【００１８】  数式２におけるＬはアーム２の長さ，Ｓは矢高長さ，Ｄ１２０は地表から１２０ｃｍ高さの立木の直径，ｒ１８０は地表から１８０ｃｍの高さでの立木の半径（直径Ｄ１８０の２分の１），ｔは樹皮厚，Ｋは数式１の比例定数である（図２）。【００１９】  したがって，数式１により決定される比例定数Ｋを数式２に代入すれば，ヤング係数が算出される。
【図１】
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【図２】
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