| Project/Area Number |
22K18758
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 18:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
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| Keywords | 超音波振動 / Blaha効果 / 塑性学 / その場観察 / トライボロジー / 塑性変形 / 塑性加工 |
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| Outline of Research at the Start |
金属の塑性変形時に超音波振動を付与することによって変形抵抗が低減する現象は，「Blaha効果」として広く知られ，金属加工への積極的な展開が進められている．本研究では，同効果の理解と応用のためには，同効果による「体積効果」と「表面効果」とを明確に切り分け，かつ定量的な指標によって評価すべきであるという考えのもと，「超音波振動下における材料の塑性流動現象のin-situ観察」による評価手法の確立を図る．本研究は，「変形後の材料の様子や変形抵抗などの評価・観察から，“変形中に何が起きていたのか”を推測する」という従来型のアプローチからの脱却を図るという，極めて挑戦的な試みである．
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| Outline of Final Research Achievements |
The phenomenon of reduced deformation resistance in metals when ultrasonic vibrations are applied during plastic deformation, widely known as the "Blaha effect," has been actively explored for its potential applications in metal processing. However, many aspects of this phenomenon remain unclear. In this study, we aimed to elucidate the mechanisms and conditions under which this effect manifests by achieving in-situ observation of the plastic flow phenomena in materials subjected to ultrasonic vibrations. Our findings indicate that the developed in-situ observation method allows for the visualization of the impact of ultrasonic vibrations on the plastic deformation behavior of metallic materials. Specifically, we discovered that the "volume effect" is significantly influenced by the material's strain and work-hardening behavior, while the "surface effect" impacts the supply of lubricants to the contact interface.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究はコア技術である「超音波振動を付与した材料の塑性流動現象のin-situ観察」を駆使することによって，これまで見落とされてきた変形過程における重要な事象・現象の獲得を図るとともに，定量化した指標から超音波振動の「体積効果」と「表面効果」を抽出することによって，“超音波振動がもたらす金属材料の塑性変形挙動の変化”についてより深い理解をもたらすものである．これによって得られた成果は，超音波振動を援用した加工技術の発展に大きく寄与するだけでなく，トライボロジーや塑性力学といった他分野との学際的な発展が期待でき，極めて大きな工学的意義を有していると考えている．
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