2003 Fiscal Year Annual Research Report
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14350054
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| Research Institution | Toyohashi University |
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Principal Investigator |
本間 寛臣 豊橋技術科学大学, 工学教育国際協力研究センター, 教授 (70016583)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山口 聡 旭川医科大学, 医学部, 講師 (40230354)
FERGYANT Gunawan 豊橋技術科学大学, 工学部, 教務職員 (80314102)
関東 康祐 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60177764)
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| Keywords | 結石 / 体外衝撃波結石破砕装置 / 応力波 / 有限要素法 / 破壊解析 |
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| Research Abstract |
1.結石破壊の基本的知識を得るため、石膏で製作した円盤試験片に持続時間が5,6、8、10、12μ秒のパルス状衝撃応力を入射させ、その破壊挙動を実験的に明らかにした。その結果を要約すると以下のようである。
(1)持続時間が10μ秒の応力波が入射する時、破壊応力は最小になり、持続時間が減少する、破壊応力は徐々に増加し、持続時間が6μ秒以下になると破壊応力は急激に上昇する。5μ秒では使用した実験装置で試験片を破壊することはできなかった。
(2)限界の破壊応力のもとでは、試験片は応力波の入射方向に対して垂直に破断した。入射応力が限界応力よりかなり大きい場合には、試験片は応力波の入射方向に平行に破壊し、試験片は4片に分割された。
(3)試験片内の動的応力を有限要素法により解析し、試験片の中央部付近で主応力が最大となり、また、き裂が実験で観察された方向に進展することを明らかにした。破壊応力に及ぼす応力持続時間の影響を動破壊力学の概念と有限要素解析された動的応力から定性的に説明することができた。
2.水中に置かれた結石に水中を伝ぱしてきた持続時間が1〜3μ秒の衝撃応力波を入射させ、対外衝撃波結石破砕装置における、結石の破砕シミュレーションを行った。得られた結果は以下のようである。
(1)円盤状結石に衝撃波が平面波となって到達し、その一部が結石に入射するとき、結石背面の円弧状境界に反射されて、背面近傍に引っ張り応力波が集中して高応力となる地点がある。これが破壊の起点となりうる。
(2)衝撃波による破砕実験を模擬解析した。適当な破壊条件を用いて試験片の破壊状態を模擬した結果、実験結果とよい一致を見た。
(3)2方向から応力を入射させる解析を行い、180度対向した入射が試験片内に最も大きな応力を発生させることを明にした。
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[Publications] H.Homma, S.Mihradi, T.Takeuchi: "Fragmentation of Kidney Stone by Shock Wave - Experimental Approach"Advances in Fracture and Failure Prevention ; Key Engineering Materials. Vols.261-263. 301-306 (2004)
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[Publications] S.Mihradi, H.Homma: "日本機械学会2004年次大会9月発表予定"Numerical Analysis of Kidney Stone Fragmentation by Short Pulse Impingement : Effect of Geometry.
