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Measurement and formulation of the deformation behavior of thermoplastic polyetherester elastomer using biaxial stress tests

Research Project

Project/Area Number 18H01744
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
Research InstitutionTokyo University of Agriculture and Technology

Principal Investigator

Kuwabara Toshihiko  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (60195609)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2018: ¥12,220,000 (Direct Cost: ¥9,400,000、Indirect Cost: ¥2,820,000)
Keywordsポリエチレン / 二軸応力 / 材料試験 / 異方性 / 等仕事面 / 破断限界 / 降伏曲面 / 等塑性仕事面 / 塑性ひずみ速度 / TPFF / 樹脂 / 材料モデル / 制御 / 大ひずみ / 塑性 / 等エネルギー面 / エラストマ / シミュレーション / 二軸応力試験 / ポリマー
Outline of Final Research Achievements

A material testing apparatus for measuring the biaxial deformation behavior of a polymer tube is developed to quantitatively evaluate a deformation behavior of polymeric materials. The testing apparatus can apply an axial force and internal pressure to a tubular specimen. Polyethylene tubes with an outer diameter of 17 mm and a thickness of 2 mm are used as a test specimen, and are subjected to linear stress paths with stress ratios of σφ;:σθ=1:0, 4:1, 2:1, 4:3, 1:1, 3:4, 1:2, 1:4, and 0:1, where σφ and σθ are the axial and circumferential stress components applied to the center of the bulging specimen, respectively. Biaxial stress-strain curves are successfully measured for every linear stress path at a nearly constant logarithmic strain rate of 1×10-3 s-1. The maximum equivalent strain is achieved up to 0.71 for a specimen with a stress path of σφ:σθ=2:1. The contours of equal work plotted in the principal stress space show significant anisotropy of the test material.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地震国である日本では,樹脂円管の耐震性や可撓性に関する研究は多くあるが,単軸引張/圧縮応力試験のように単純応力状態における試験に限定されている.一方,土中に埋設されたPE管が地震時に受ける応力状態は軸力と同時に内圧も受け,多軸応力状態であるが、そのような多軸応力状態における変形挙動を数値シミュレーションする場合に必要となる材料モデル構築に関する研究は極めて少ない.樹脂円管の安全性評価指標の高度化のためには,二軸応力試験方法の確立と高精度な材料モデルの構築が急務であり、本研究成果はそれらの基礎研究として役に立つ。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (5 results)

All 2021 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (3 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] 大ひずみ二軸応力下におけるポリエチレン円管の変形挙動測定と解析2021

    • Author(s)
      久保漱汰・桑原利彦・住山琢哉・小林卓哉・古市謙次・野々村千里
    • Journal Title

      塑性と加工

      Volume: ー

    • NAID

      130008056629

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 二軸応力下における樹脂円管の変形挙動に関する研究2019

    • Author(s)
      久保漱汰・桑原利彦・住山琢哉・小林卓哉・古市謙次・野々村千里
    • Organizer
      2019年年度塑性加工春季講演会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 二軸応力下における樹脂円管の変形挙動に関する研究2018

    • Author(s)
      久保漱汰・桑原利彦・住山琢哉・小林卓哉・古市謙次・野々村千里
    • Organizer
      第69回塑性加工連合講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] :二軸応力下における樹脂円管の変形挙動に関する研究,第一報 二軸バルジ試験機の開発2018

    • Author(s)
      久保漱汰・桑原利彦・住山琢哉・小林卓哉・古市謙次・野々村千里
    • Organizer
      第26回 プラスチック成型加工学会 秋季大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 東京農工大学 桑原研究室 研究業績

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~kuwabara/%E5%8E%9F%E8%91%97%E8%AB%96%E6%96%87.html

    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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