X線回折プロファイル解析に基づくエンジニアリングプラスチックの非破壊変形損傷評価
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21H01207
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
秋庭 義明 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (00212431)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2021: ¥7,930,000 (Direct Cost: ¥6,100,000、Indirect Cost: ¥1,830,000)
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| Keywords | X線 / 回折法 / 高分子 / 非破壊 / 塑性変形 / 引張変形 / 高分子材料 / 変形損傷 / 回折 / 機械的性質 |
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| Outline of Research at the Start |
材料に荷重が負荷されると，荷重が小さい場合には弾性的に変形して，荷重を取り除くと元に戻るが，荷重が大きくなると，元に戻らなくなる塑性変形が進行する．さらに繰返しの荷重が作用する場合には，このような損傷挙動はより複雑になる．以上のような変形や損傷の拡大は，その後の材料の強度に大きな影響をおよぼすため，稼働中の構造物や，設計段階にある構造物の安全・信頼性を確保するためには，変形の程度を非破壊的に評価することが要求される．本研究では非破壊測定法として，広く用いられているX線法を用いて高分子材料の変形損傷を定量的に把握する方法を明らかにしようとするものである．
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| Outline of Annual Research Achievements |
塑性変形による分子配向性の変化の観点から回折プロファイル変化に注目して，X線パラメータに及ぼす塑性変形の影響について検討した．(1)結晶性高分子材料として，ポリプロピレン（PP）およびポリアセタール（POM）を対象に，塑性変形方向およびそれに垂直な方向のX線弾性定数を評価した．PP，POMいずれも，変形方向に平行な方向の回折線幅が大きく，垂直方向は小さくなる．PPの機械的弾性定数は，塑性変形導入後の変形方向と平行方向の弾性定数が垂直方向より小さくなる．一方，130回折のX線的弾性定数は機械的弾性定数の減少に対応して小さくなるのに対して，011回折は大きくなる．POMでは，垂直方向のX線的弾性定数は，変形前よりも減少したのに対して，平行方向はX線的弾性定数が大きくなった．(2)高分子材料の破壊解析へのX線法の有用性を検討するために，PPの疲労破面に対してX線フラクトグラフィーの適用を検討した．破面の残留応力は小さく，応力比Rや最大応力拡大係数Kmaxの推定は困難である一方，回折強度および回折線幅の変化からRおよびKmaxの評価が可能で，X線フラクトグラフィーの有効性が示された．(3)機械加工によって，表面近傍のみに加工影響層を有するポリエチレン（PE）材料に対して，侵入深さ一定法を用いることによって，X線侵入深さをパラメータとした回折強度と回折線幅および残留応力分布を明らかにした．X線侵入深さが深い高分子材料においても，侵入深さ一定法を適用することによって，極表層のX線パラメータ取得が可能であることを示した．(4)非晶性高分子としてエポキシを対象にして，X線法の適用の可否について検討した．Cr特性X線を用いて，ハローピークが出現することが確認でき，ポリカーボネート（PC）と同様にX線応力測定が可能であることが示唆された．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(6 results)
