2015 Fiscal Year Annual Research Report
多様な変形下の力学測定とX線CTによるエラストマー発泡体の特異な大変形挙動の解明
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15H03868
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| Research Institution | Kyoto Institute of Technology |
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Principal Investigator |
浦山 健治 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 教授 (20263147)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西川 幸宏 京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授 (60332285)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ゴム / エラストマー / 多孔質 / フォーム / 二軸伸長 / 座屈 / 非線形弾性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
空気相を多量に含む多孔質ゴムの大変形挙動を二軸伸長測定によって多角的に調べるとともに，X線CT測定により多孔質構造を観察し，構造と力学物性の相関を明らかにすることを目的としている。本年度は，セルが隔壁によって独立しているclosed cell構造と，セルが連続相を形成しているopen cell構造の低密度多孔質ゴムを試料として用い，セル構造の違いがもたらす影響について調べた。ポアソン比を伸長変形下の寸法変化から評価し，セル構造によらず，0.25程度であることを見いだした。二軸伸長下の応力-ひずみ挙動より，多孔質ゴムでは応力に対する別方向のひずみの影響が小さい，つまりひずみの交叉効果が著しく小さいことを見いだした。これは，小さなポアソン比に由来する変形時の大きな体積増加によるものである。伸長変形から見積もったひずみエネルギー関数の関数形はセル構造に依存しなかった。しかし，以前から知られているように，セルの座屈変形を伴う圧縮時の応力-ひずみ挙動はセル構造に強く依存し，また，伸長変形から評価したエネルギー関数で記述することはできなかった。この結果は，多孔質ゴム特有の圧縮時のみに生じる座屈変形に由来していることを明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在までにセル構造の異なる多孔質ゴムの大変形挙動を明らかにするとともに，圧縮変形下のX線CT像の取得にも成功している。これらの結果をもとに，セル構造が多孔質ゴムの力学に及ぼす影響について多くの知見が得られており，本年度中に原著論文を発表することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
多孔質ゴムの構造パラメータは，大別すると２つあり，セル構造と密度（発泡倍率）である。現在までにセル構造を変化させた試料を用いて測定を行い，それに由来する力学特性への影響を解明することができた。今後は，セル構造を固定し，密度を極低密度からバルクのゴムと同密度まで変化させた試料を作製し，測定に供することで，密度が多孔質ゴムの力学に与える影響を定量的に解明することを目的とする。また，他のパラメータとして，母材（ゴム）の架橋密度やフィラー充填量なども挙げられる。これらのパラメータの効果についても検討していく。
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