2020 Fiscal Year Research-status Report
High Accuracy Measurement of Tribological Phenomena by Dual AE Sensing Method
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19K04154
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
長谷 亜蘭 埼玉工業大学, 工学部, 准教授 (10552953)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | トライボロジー / アコースティックエミッション / in situ観察 / in situ計測 / 摩擦特性 / 潤滑効果 / すべり帯 / 損傷評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，二つのアコースティックエミッション（AE）センサを使用して，二固体各々のトライボロジー特性を同時にリアルタイム計測するデュアルAEセンシングの計測・評価手法を確立することを目的とする．異なる機械的特性や表面性状の材料などを使用して，意図的に摩擦・摩耗モードを変化させる実験を実施し，摩擦界面を側方からin situ観察（その場観察）しながらAE信号および摩擦力を計測して，現象と信号の対応付けを行う．摩擦系としての値のみならず，材料各々のトライボロジー特性をin situ計測・評価できれば，摩擦材料の状態監視（IoT化や知能化への応用）および最適設計への視野が大きく広がると考える．
令和2年度は，昨年度に構築したデュアルAEセンシング系を搭載した摩擦界面in situ観察・AE計測実験装置を用いて，主に金属材料を用いた摩擦実験を遂行した．摩擦表面下の変形・破壊過程の詳細解析結果から，潤滑状態（添加剤の有無）によってすべり帯の生成量が異なり，すべり帯長さとAE信号振幅値に正の相関があることがわかった．また，二つのAEセンサから計測されたAE信号変化と摩擦面の損傷状態との比較から，摩擦材料の個々の損傷状態を評価できる可能性を見いだした．さらに，表面の接触および純粋な摩擦，塑性変形（すべり帯生成），き裂進展といったトライボロジー諸現象に関するAE信号原波形の周波数スペクトルの特徴を明らかにした．これらの特徴は，実際の転がり軸受の寿命試験で得られている結果と一致することがわかっている．これらの結果に基づいて，AEセンシングの高確度化のために，AE信号-トライボロジー特性マップのバージョンアップを図った．
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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
令和元年～3年度の計画として掲げている「計画2) 現象解明のためのin situ観察・デュアルAEセンシング実験」は順調に進められており，令和2～3年度の計画として掲げた「計画3) 摩擦条件変化の影響を調査」および「計画4) AE信号-トライボロジー特性マップおよび評価アルゴリズムの作成・検討」の進捗も良好である．また，最終年度の計画へと円滑に移行できるよう，本計測・評価システムを用いた実用材料および摩擦条件下での検証評価での実験準備や再現性の確認など併せて進めており，当初の計画を概ね順調に進展できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策として，引き続き「計画3) 摩擦条件変化の影響を調査」および「計画4) AE信号-トライボロジー特性マップおよび評価アルゴリズムの作成・検討」を進めるとともに，最終年度の目標である「計画5) 本計測・評価システムを用いた実用材料および摩擦条件下（高温環境下と潤滑下）での検証評価」に向けて，これまでに得られた結果を系統的に整理するとともに，不足データ等の追加実験を実施する．また，摩擦実験中に計測される膨大なデータを効率的に分析できるように，予測分析および機械学習プログラムの導入・検討を進めていく．
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| Causes of Carryover |
（理由）新型コロナウイルス感染症の影響により，参加予定であった国際会議等が中止となったため，次年度以降への繰り越しとした．
（使用計画）オンライン形式やハイブリッド形式での講演発表の場などを活用し，当該研究成果を積極的に発信していく計画である．
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