| Project/Area Number |
22K03823
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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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 | Gunma University |
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Principal Investigator |
松原 雅昭 群馬大学, その他部局等, 名誉教授 (10241861)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 良祐 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (10612400)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2024: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2023: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
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| Keywords | 材料力学 / 材料試験 / 硬さ試験 / 試験基準 / マツバラ硬さ / 自由減衰振動 / 減衰定数 / 固有角振動数 / IoT / Raspberry Pi / Python |
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| Outline of Research at the Start |
「最も硬いものから、最も軟かいものまですべてにわたって、そしていろいろの目的にもよく適用できて、しかも同じスケールで表し得るようなもので、そのうえ十分な精度と感度と使い易さをもつような硬さ試験機」の実現を図る。このため、金属および非金属に適用でき、ドリルの刃先といった特殊形状にも対応可能であるハーバート硬さ試験機に着目する。本研究ではハーバート硬さ試験機の持つ特徴を活かしつつRaspberry Pi や無線加速度計を搭載した試験機を製作、オリジナル試験機にない「十分な精度と感度と使い易さ」を実現する。広範囲の材料および刃先のような特殊形状に対して新たな硬さ指標、マツバラ硬さの有効性を検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
「十分な精度と感度と使い易さをもつハーバート硬さ試験機」の実現については、ハーバート振子硬さ試験機上の加速度センサにローパスフィルタ・コンデンサを組み込むことで周波数変動を安定させ、測定上のノイズを減少させることができた。
マツバラ硬さが「既存の硬さ値と同じスケールで表し得るのか」の検討については、ブリネル硬さ基準片に対する試験結果より、ブリネル硬さに対するマツバラ硬さの決定係数は0.998であり、マツバラ硬さが既存の硬さ値と同じスケールで表し得ることを確認した。
マツバラ硬さが「硬い材料から軟らかい材料までかついろいろの目的に適用可能であるか」の検討については、ポリマー材料に関する試験に着手した。岩石材料試験片を準備した。刃先型試験片に対するハーバート振子硬さ試験にも着手した。その結果、マツバラ硬さがビッカース硬さの増加に伴って減少するという傾向を示した。これは今後の検討課題となった。
ハーバート振子硬さ試験法の標準化を目指し、初期傾き角度、揺動周期、試験片の表面性状・厚さおよび支持台の剛性の影響について検討を行った。圧子ホルダ変形の影響を避けるため初期傾き角度は35°以下が推奨された。圧子と試験片との間の凝着を避けるため平均角速度は0.87rad/sより大きくなる揺動周期での試験が推奨された。試験片表面は滑らかで試験片全体が変形しない厚さとすることおよび支持台は十分な剛性を有することが望ましいことが判明した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「十分な精度と感度と使い易さをもつハーバート硬さ試験機」の実現については既に完了している。
マツバラ硬さが「既存の硬さ値と同じスケールで表し得るのか」の検討についても既に完了している。
「硬い材料から軟らかい材料までかついろいろの目的に適用可能であるか」の検討については、ポリマー材料および刃先型試験片に対するハーバート振子硬さ試験にも着手した。岩石材料については試験片を準備した。
研究遂行中に持ち上がった「ハーバート振子硬さ試験方法」の基準化については、まもなく日本機械学会に原案を上梓すると共に、暫定的に設定されている試験条件についての実験的検討に着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
新たに研究協力者として伊澤 悟 小山高専教授および黒瀬雅嗣群馬高専教授に加わって戴き、「硬い材料から軟らかい材料までかついろいろの目的に適用可能であるか」の検討について、ポリマー材料や岩石材料に対するハーバート振子硬さ試験実施にご協力して戴く。
「ハーバート振子硬さ試験方法」の基準化については、学会基準テーマハーバート振子硬さ試験法原案作成委員会の活動を踏まえつつ、暫定的に設定されている試験条件についての実験的検討を進める。同時に、日本機械学会と連携してハーバート振子硬さ試験方法の基準化の実現を図る。
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