2022 Fiscal Year Annual Research 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 / 座屈 / 除振装置 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1.Cu-Al-Mn形状記憶合金の座屈の疲労・機能劣化特性の研究
昨年度の研究において、Cu-Al-Mn形状記憶合金素子の疲労破壊の原因は結晶粒界における粒界破壊が原因であり、粒界を強化することにより疲労特性を向上させること可能であると考えられた。そこで新たに、結晶粒界付近にベイナイト相を形成させることで粒界を強化したCu-Al-Mn形状記憶合金を作製、その疲労特性について調査した。その結果、疲労特性自体は向上したものの、機能劣化特性は逆に低下した。これはベイナイト相の形成により粒界自体は強化されたものの、結晶粒内のベイナイト相周辺に応力集中が発生し、その結果形状記憶特性の繰返し特性が低下したことが原因であると考えられる。
2.コンベックステープ状Cu-Al-Mn形状記憶合金の断面曲率が座屈特性に及ぼす影響
昨年度の研究において、材料の断面に曲率を付与し、断面係数を増加させることにより座屈荷重を増加させることで、座屈後の負の接線剛性を増加させることが可能であることを明らかにし、また負剛性特性を材料の細長比だけでなく、断面に付与する曲率からも負剛性特性を変化させることができることを明らかにした。しかしながら、昨年度の結果はTi-Ni合金を用いたものであり、より除振装置に適するCu-Al-Mn合金に断面曲率を付与した材料の座屈特性は調べられていない。そこでFEMおよび材料試験によりコンベックステープ状Cu-Al-Mn合金の座屈特性を調べた。その結果、Ti-Ni合金と同様に断面曲率の増加にともない負の接線剛性が増加する傾向にあった。ただし、曲率の増加にともない座屈変形-回復動作時のヒステリシスが増加する傾向も見られたため、Cu-Al-Mnには使用条件により最適な曲率が存在することがわかった。
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