1994 Fiscal Year Annual Research Report
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04555026
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
川原 正言 東京都立大学, 工学部, 教授 (40234108)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新倉 正和 NKK, 総合砕料技研, 室長
高津 俊 東京都立大学, 工学部, 助手 (30236236)
若山 修一 東京都立大学, 工学部, 助教授 (00191726)
真鍋 健一 東京都立大学, 工学部, 助教授 (10145667)
西村 尚 東京都立大学, 工学部, 教授 (70087170)
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| Keywords | 軽量圧力容器 / 超塑性加工 / フィラメントワインディング / チタン合金 / 炭素繊維 / 耐圧試験 / AE計測 / 金星探査気球 |
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| Research Abstract |
超軽量容器の開発は、(1)極薄金属殻のライナーを作ること、(2)このライナーに炭素繊維など強化繊維を巻き付け成形すること、の2つのプロセスで実現される。
(1)について、前年度にチタン合金のパイプから超塑性変形により球面に加工するプロセスが一応の成功を見たが、本年度は、その加工方を工学的に研究し、特に金属殻の赤道部でのひずみ速度を一定に保つような圧力制御により、0.3〜0.5mm厚の球面極薄金属ライナーを成形するプロセスのノウハウを確立した。
(2)については、超塑性加工で出来た極薄金像ライナーに高強度炭素繊維の巻き付け成形を行い、超軽量高強度の容器を作り上げることが目標となるが、本年度は特に金星探査気球への応用を目標とし、球面および楕円面への繊維巻き付け成形について検討した。金星探査気球は、金星表面から約20kmの高さで圧力20気圧温度300℃の大気中を浮遊探査するものであるが、地球で打ち上げられる時から圧力20気圧に充填されることとなるので、超軽量高強度の圧力容器でなければならない。
本年度はそのモデルとして、直径200mmの球面への炭素繊維巻き付け成形の試作実験を行った。出来た容器についてはバースト試験を行ってその耐圧強度を確認し、更に、容器の強度を知るためのより簡便な試験法としてリングバースト試験を行い、AE計測を併用して成形体の破壊挙動についての検討を行った。
こうして本研究の、当初に設定した2つの目標はそれぞれほぼ完成に地付いたがん、金星探査気球としては、金星大気の高温(〜300℃)耐えるため、更にポリイミド樹脂の利用技術についての検討を加えて、新しい応用への発展を計ることとなる。なお、軽量圧力容器に対しては、天然ガス自動車用の燃料ガス容器としてのニーズがあり、今度経済性の検討をも合せて、新しい発展を考えることとしたい。
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[Publications] 棟方さくら,川原正言: "FRP複合容器の構造最適化のためのインテリジェントCADシステムの開発" 日本機械学会第4回設計工学・システム部門後援会講演論文集. 940-20. 65-69 (1994)
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[Publications] 川原正言,棟方さくら,高津俊,田村昌義,八田博志: "金属ライナーCFRP球体の金属探査気球への応用について" 宇宙科学研究所宇宙構造物シンポジウム後刷り集. 10(印刷中・シンポジウム=). (1995)
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[Publications] M.Kawahara,T.Takatsu,N.Akkus,H.Hatta: "CFRP Sphere with Thin Metallic Lner as Model of Belloon to Explore in Venus Atmosphere" 4th Japan Int.SAMPE Symp..(1995年9月予定). (1995)
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[Publications] M.Kawahara,T.Takatsu,N.Akkus,H.Hatta: "Application of CFRP Spheres as Model of Balloon to Explore in Venus Atmosphere" 日米複合材料セミナー. (1995年6月予定). (1995)
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[Publications] N.Akkus,M.Kawahara,H.Nishimura: "A Technological Analysis of Superplastic Deformation of Titanium Alloy Pipes into Spherical Shape" Materials Science Forum. Vol..170-172. 633-638 (1994)
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[Publications] O.Fujishima,S.Wakayama,M.Kawahara.: "AE Characterization of Fracture Behavior during Ring Burst Test of FW-FRP Pressure Vessel" 12th Int.AE Symp.Progress in AE,JSNDI. 463-468 (1994)
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[Publications] 川原正言: "日本鉄鋼協会チタン分科会報告" Ti合金パイプの球面への塑性変形についての工学的解析, 3 (1995)
