2021 Fiscal Year Annual Research Report
Higher precision measurement on mechanical properties of materials based on the Taylor impact test for reductions in damage from hyper velocity impacts
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20H02353
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
岩本 剛 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (40274112)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 超高速衝突 / 損傷回避 / 材料力学特性 / テイラー衝撃試験法 / 高精度測定 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで，ホプキンソン棒(HPB)による衝撃外力測定と高速度カメラの併用により，ただ一度の試験で，超高速域における材料の応力－ひずみ(SS)関係が得られる可能性を示してきた．これを受け本課題では，超高ひずみ速度域での材料力学特性の実測法であるテイラー衝撃試験(TI)法を拡張し，一回の測定でSS曲線，ひずみ速度，温度曲線の情報を高精度に得られる測定系の開発を目的とする．各要素技術の開発し，それらを総合した測定系についての実証と有用性の検証を行う．
項目を設定し，昨年度実施した以下の①から③を引き続き実施し，加えて④，⑥，⑦項についても実施した．
①検力装置の製作と計測装置の構築，②既開発のテイラー式衝撃試験装置への実装と外力の時刻歴計測，③高速度カメラによるひずみ分布計測
④内力分布の算出と応力－ひずみ（SS）曲線の取得・・・内力が弾性と塑性の2つの領域において異なる空間勾配を持つと仮定し，2直線近似により内力分布を得た．内力分布に②の外力値を導入し，前年度実施の項目③の結果から断面積分布を求め，両者の除算により応力分布を得た．ある時刻における応力分布と②のひずみ分布を重ね合わせ，SS曲線を一度の試験で得ることを試みた．
⑥変形中の温度測定の試み・・・保有の赤外線温度測定用素子と光ファイバを用いて遠隔測定を試みた．試験片がHPBの一端に衝突する直前の位置に光ファイバの一端を設置し，試験片の一点における温度の時刻歴を測定した．昨年度実施の③のひずみ分布と④の応力分布より，断熱変形を仮定し，温度分布を算出した．
⑦検証実験の実施とFEAによる妥当性検討・・・既開発の小型分割式HPB法，拡張前のTI法試験，作成済みのFEAモデルを用いた商用コードにより，温度，ひずみ速度の測定を含めて，本研究の結果と比較し，妥当性を検討した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
コロナ禍に伴って，成果発表や情報収集がままならなかったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
当該年度に実施した以下の①から④，⑥，⑦に引き続き計3年間で実施する．
①検力装置の製作と計測装置の構築，②既開発のテイラー式衝撃試験装置への実装と外力の時刻歴計測，③高速度カメラによるひずみ分布計測，④内力分布の算出と応力－ひずみ（SS）曲線の取得・・・引き続き，今年度は新たに博士課程前期院生の酒田を加え，以下を実施する．
⑤質量保存則に基づくひずみ速度分布測定・・・ある瞬間の1枚の画像に対してひずみ速度分布を求めるため，質量保存則と，④で仮定した応力分布の勾配，および塑性波粒子速度の理論を適用し，瞬間における1枚の画像に対して，ひずみ分布および自由端変位加速度の算出を試みる．
⑥変形中の温度測定の試み・・・保有の赤外線温度測定用素子と光ファイバを用いて遠隔測定を試みる．試験片がHPBの一端に衝突する直前の位置に光ファイバの一端を設置し，試験片の一点における温度の時刻歴を測定する．昨年度実施の③のひずみ分布と④の応力分布より，断熱変形を仮定し，温度分布を算出する．
⑦検証実験の実施とFEAによる妥当性検討・・・既開発の小型分割式HPB法，拡張前のTI法試験，作成済みのFEAモデルを用いた商用コードにより，温度，ひずみ速度の測定を含めて，本研究の結果と比較し，妥当性を検討する．
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