2021 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 – 2023-03-31
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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 / アブレシブ摩耗 / 目づまり / 凝着摩耗 / 摩擦・摩耗モード |
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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3年度は，令和元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，主に金属材料および樹脂材料を用いた摩擦実験を遂行した．また，研磨紙や研磨剤，潤滑剤を用いて，摩擦・摩耗モードを経時的に変化させる実験を遂行した．その結果，すべり摩擦，アブレシブ摩耗，凝着摩耗のみならず研磨剤の破壊や目づまりに伴う摩擦・摩耗モードの変化もin situ計測することができた．つまり，摩擦・摩耗モードの変化が二つのAE信号原波形の周波数スペクトル変化として捉えられることがわかった．各種潤滑剤を用いた実験では，その潤滑効果の違いによって，摩擦・摩耗現象に関わるAE信号の周波数スペクトルが変化することを確認した．これらの特徴は，ガラス材料の研削実験で得られている特徴と一致することがわかった．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さらなる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
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
令和元年～3年度の計画として掲げた「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」，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」は順調に進展している．しかしながら，新型コロナウイルス感染症拡大の影響で総括実験の遂行に遅れを取ってしまい，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」に十分な時間を割くことができなかった．現在，遅れている最終年度の総括実験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のための実験準備や再現性の確認など併せて進めている．
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| Strategy for Future Research Activity |
補助事業期間の1年間延長によって，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」に注力する．特に，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遂行する．さらに本研究の総括として，AEデュアルセンシングによるトライボロジー特性の評価方法に関する指針を明示する．
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| Causes of Carryover |
（理由）新型コロナウイルス感染症拡大の影響により，参加予定であった国際会議等が中止となったため，次年度への繰り越しとした．
（使用計画）国際会議に関しては，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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