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Development and Strength Evaluation of Porous Metal Core Sandwich Structure Controlled Metal Composition and Pore Structure

Research Project

Project/Area Number 17K06842
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Structural/Functional materials
Research InstitutionShibaura Institute of Technology

Principal Investigator

UTSUNOMIYA Takao  芝浦工業大学, 工学部, 教授 (60176708)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 半谷 禎彦  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (80361385)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords多機能材料 / 環境材料 / ポーラスメタル
Outline of Final Research Achievements

Based on the bending test results of sandwich structures with a single layered porous aluminum (Al) core fabricated using a friction stir welding route, it was shown that two types of failures of bending (tensile) type and shear type occurred according to the porosity of the porous core part. A sandwich structure, which has two layered porous core of different Al alloys, could be successfully fabricated. The thickness and pore structures for each layer of porous Al core of the sandwich structure were approximately same. Using the distributions of bending stress and shear stress evaluated by the finite element analyses for the bending tests of sandwich structures with a single layered porous Al core, two types of criteria for tensile type and shear type were derived. Moreover, these criteria could be also applied to a sandwich structure with two layered porous Al core.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により,2種類のアルミニウム(Al)合金を用い,各層厚み,気孔形態(気孔率や気孔径)を均一に制御した複合化ポーラスAlコアサンドイッチ構造の作製が可能となった.これにより,例えば,低い強度の部分で歩行者を保護するとともに,高い強度を持つ部分で自動車同士の衝撃を吸収できる軽量な衝撃吸収材の実用化が可能となる.また,サンドイッチ構造の曲げ(引張り)とせん断の2つの破損形態に対する破損基準を導出した.このことにより,サンドイッチ構造を使用する際の強度計算が可能となり,ポーラスAlを含む構造部材の実用化を促進させることができる.

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results)

  • [Journal Article] Bending of sandwich-type precursor fabricated using friction stir welding route and pore structures evaluation of aluminum foam core after foaming2019

    • Author(s)
      宇都宮登雄,大槻晃平,半谷禎彦,金明秀
    • Journal Title

      Journal of Japan Institute of Light Metals

      Volume: 69 Issue: 2 Pages: 107-112

    • DOI

      10.2464/jilm.69.107

    • NAID

      130007627720

    • ISSN
      0451-5994, 1880-8018
    • Year and Date
      2019-02-28
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fabrication of Aluminum Foam Core Sandwich Using Sandwich-Type Foamable Precursor with Two Face Sheets by Friction Stir Welding Route2018

    • Author(s)
      T. Utsunomiya, K. Otsuki, Y. Hanga
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 59 Issue: 6 Pages: 999-1004

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2018037

    • NAID

      130006744113

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2018-06-01
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 傾斜機能化したアルミニウムフォームをコアにもつサンドイッチ構造の作製2020

    • Author(s)
      ラウス勉,宇都宮登雄,青木孝史朗,半谷禎彦
    • Organizer
      軽金属学会第138回春期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] アルミニウムフォームコアサンドイッチ構造の破損形態に対応した曲げ強度評価2019

    • Author(s)
      廣西滉也,宇都宮登雄,半谷 禎彦
    • Organizer
      軽金属学会第137期秋期大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 光加熱発泡を用いて作製した複合化ポーラスアルミニウムの気孔形態の改善2019

    • Author(s)
      新井豪太,宇都宮登雄,半谷禎彦,天谷賢児,橋村真治
    • Organizer
      M&M2019材料力学カンファレンス
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 傾斜機能ポーラスアルミニウムをコアとしたサンドイッチ構造の作製2019

    • Author(s)
      宇都宮登雄,廣西滉也,半谷禎彦
    • Organizer
      M&M2019材料力学カンファレンス
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ポーラスAlをコアとしたサンドイッチ構造体の接合界面における強度2018

    • Author(s)
      大槻晃平,半谷禎彦,宇都宮登雄,吉川暢宏
    • Organizer
      日本金属学会2018年秋期(第163回)講演大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] アルミニウムフォームコアサンドイッチ構造の曲げ試験における破損特性2018

    • Author(s)
      廣西滉也,宇都宮登雄,仲谷昂一郎,半谷禎彦
    • Organizer
      軽金属学会第135回秋期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 発泡アルミニウムと金属平板サンドイッチ構造体の形状付与2018

    • Author(s)
      大槻晃平,半谷禎彦,宇都宮登雄,吉川暢宏
    • Organizer
      軽金属学会第135回秋期大会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ポーラスアルミニウムコアサンドイッチ構造の気孔率と破損形態2018

    • Author(s)
      仲谷昂一郎,廣西滉也,宇都宮登雄,半谷禎彦
    • Organizer
      M&M2018材料力学カンファレンス
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] ポーラスAlプリカーサをコアとしたサンドイッチ構造体の形状付与と発泡による影響2018

    • Author(s)
      大槻晃平,半谷禎彦,宇都宮登雄,吉川暢宏
    • Organizer
      日本金属学会2018年春期(第162回)講演大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 摩擦攪拌接合を応用したA6061プリカーサ/A1050サンドイッチパネルの作製とその発泡挙動2017

    • Author(s)
      大槻晃平,半谷禎彦,宇都宮登雄,吉川暢宏
    • Organizer
      日本金属学会2017年秋期(第161回)講演大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ポーラスアルミニウムコアサンドイッチ構造の作製とX線CT撮像による気孔形態観察2017

    • Author(s)
      仲谷昂一郎,宇都宮登雄,須藤俊,半谷禎彦,吉川暢宏
    • Organizer
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 摩擦攪拌接合で作製したA6061プリカーサコア/A1050サンドイッチパネルの曲げ加工およびその発泡挙動2017

    • Author(s)
      大槻晃平,半谷禎彦,宇都宮登雄,吉川暢宏
    • Organizer
      第68回塑性加工連合講演会
    • Related Report
      2017 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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