2020 Fiscal Year Research-status Report
Research and development on core manufacturing technology of passive vibration-free system using post-buckling behavior of tape-shaped shape memory alloy element.
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20K04164
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| Research Institution | The University of Kitakyushu |
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Principal Investigator |
長 弘基 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00435421)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
戸部 裕史 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (40743886)
佐々木 卓実 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (80343432)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 形状記憶合金 / 除震装置 / FEM解析 / 座屈変形 / 振動特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.Cu-Al-Mn形状記憶合金の座屈後特性の研究
2020年度は、板状Cu-Al-Mn形状記憶合金の座屈後特性について、材料試験およびFEMによるコンピューターシミュレーションによる研究を実施した。その結果、Cu-Al-Mn材はこれまでに研究を行ってきたTi-Ni系形状記憶合金と比較し、座屈変形-形状回復時の応力ヒステリシスが非常に小さく、かつ座屈後の剛性がほぼゼロがわずかにマイナスの値となることが確認された。また、繰り返し座屈試験を実施たところ、Cu-Al-Mn材はTi-Ni材と比較し繰り返し回数の増加にともなう変形力の変動が小さいことが確認された。また、Cu-Al-Mn材はTi-Ni材とは異なり、座屈後特性におよぼす使用環境温度の影響が非常に小さいことも確認された。以上より、本材料はTi-Niと比較し除震装置に適用しやすい特性を有することを明らかになった。
また、FEMにより本材料の座屈後特性について、座屈後特性の大まかな挙動のシミュレーションが実施できることを確認した。さらに、本材料について金属組織観察を実施し、現在、金属組織が機械的特性に及ぼす影響について詳細な検討を実施中である。
2.Cu-Al-Mn形状記憶合金を用いた除震装置の設計基盤技術の構築
前項にて実施したFEMによるコンピューターシミュレーションにより、座屈後特性のシミュレーション自体は可能であることを明らかにした。また現在、実際の振動試験や、同じくFEMによるモーダル解析を実施することにより、材料の周波数特性について詳細に研究する準備を実施している
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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
2020年度はコロナウィルスの流行により、当初予定していた研究の開始が遅れたため、当初予定に若干の修正を加えた形での研究を実施した。その結果、Cu-Al-Mn形状記憶合金の座屈特性に関する基礎的なデータの収集と、FEMによるコンピューターシミュレーション方法の確立の実施は完了し、現在、同材料の座屈後特性のさらなるデータの収集を実施しており、さらに、当初は予定していなかった同材料の金属組織観察の実施も行っている。
また、現在2020年度の研究内容について2回学会発表を行い、さらに現在、論文投稿の準備を行っている。
以上より、研究自体はおおむね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、Cu-Al-Mn材の座屈後特性について、材料形状および変形速度の影響についてより詳しく調査をすることで、除震装置としての応用のための詳細な材料データの採取を行い、さらにモーダル解析などの実施により、除震装置の設計のための基盤技術のさらなる構築を実施する予定である。
また、本研究では予定していなかったが、金属組織の観察を実施することにより、本材料の座屈特性に及ぼす金属組織変化の影響についても調査する予定である。
さらに、最終年度に製作を予定している除震装置の試作のための準備を実施する予定である。
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| Causes of Carryover |
2020年度はコロナウィルス流行のため、当初予定していた実験が実施できなかったことと、旅費への使用が生じなかったため、次年度使用額が生じた。2021年度以降は計画に修正を加えて使用することをなどを研究協力者との協議で決定している。
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