2021 Fiscal Year Research-status Report
Evaluation of Shock Characteristic of Paper for Establishment of Metal Forming by Shock Loading Using Paper Die
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20K04220
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
井山 裕文 熊本高等専門学校, 生産システム工学系APグループ, 教授 (40300660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
比嘉 吉一 沖縄工業高等専門学校, 機械システム工学科, 教授 (20335368)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 紙型 / 水中衝撃波 / 水中細線放電 / 衝撃特性評価 / 衝撃波速度 / 数値シミュレーション / 解析モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)紙の衝撃特性評価：コート紙について、衝撃特性評価を行うために、高速度ビデオカメラを用いた衝撃波の透過試験を実施した。現在、コート紙に入射する衝撃波の速度および透過後の衝撃波速度を求めるためのデータを取得中である。今後、この算出された衝撃波速度からコート紙内部の衝撃波速度および粒子速度を求め、コート紙の衝撃特性を数理モデル化を行う。これらの調査により、数値シミュレーションの入力パラメーターを求めることができ、明らかにされていなかった、コート紙の衝撃特性を明らかにすることができる。
(2)数値シミュレーションによる紙の衝撃特性評価：数値シミュレーションのための解析モデルが作成された。衝撃波の発生源は、アルミニウム細線の水中放電によるものであるが、その数理モデルが確立されていないので、別途、数理モデルが明確にされている爆薬の爆発現象を衝撃波の発生源として、その衝撃波によるアルミニウム板の変形過程と実験結果によるアルミニウム板の成形形状とを比較、評価することで、所定の充電電圧および静電容量から求まる電気エネルギーを爆薬量への換算を行った。この条件を基に、紙の衝撃特性を求めるための解析モデルを作成した。
(3)銅板の衝撃成形シミュレーションによる評価：実際に紙を型としたときの、銅板成形形状を求めるために、数値シミュレーションを行うが、その解析モデルを作成した。また、銅板の変形を求めるための構成式は明らかになっているが、紙の場合の変形特性は明らかにされていないので、静的引張試験を行い、応力-ひずみ曲線の数式化を行った。
(4)銅板の衝撃成形実験による評価：銅板の板厚を変え、また型材となる紙の種類を変えたときの放電成形実験を行い、それらの形状測定を行い、条件の違いによる銅板の成形量を評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
紙の衝撃波特性評価を調査するための高速度ビデオカメラによる観測実験について、令和2年度より実施予定であったのが、新型コロナ感染拡大の影響により、実験施設の利用が出来ず、令和3年度末の実施となった。そのため、その結果から衝撃波の速度の算出が遅れている。算出後に、さらに紙の衝撃特性を示す状態方程式のパラメーターの算出を行わなければならない。
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| Strategy for Future Research Activity |
紙の衝撃特性評価の結果を数値シミュレーションに活用するため、解析モデルを先に作成しておき、あとは状態方程式のパラメーターを入力するのみの状態にしておく。また、同時に現在の電源回路を用いた際の水中衝撃波の圧力値を求めるために圧力センサーを用いた実験を行う。その結果と数値シミュレーション結果との比較により、解析方法の妥当性を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ感染拡大の影響により、衝撃波特性評価のための実験が実施計画で大幅に遅れが出た。また、当初予定していた国際会議において、海外渡航が困難な状況であり、中止や延期になったため。今年度に開催される国際会議に参加、発表を行い、国内学会発表分も含めて、論文執筆、投稿を行う予定である。また、効率よく数値シミュレーションを行うために解析システムの新規導入する。
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