2023 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, 拠点化プロジェクト系グローバルリーダーシップ育成グループ, 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 – 2025-03-31
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| Keywords | 紙材の衝撃特性評価 / 状態式パラメーター / 構成式パラメーター / 数値シミュレーション / 応力-ひずみ線図 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
紙の衝撃特性評価において、紙型の材料となるコート紙において、爆薬、高速度ビデオカメラを用いた衝撃波透過試験を実施し、その衝撃特性の評価を実施し、数値シミュレーションの状態方程式パラメーターの算出を行った。また、併せて紙材の機械特性を評価するために、試験片をコート紙として静的な引張試験を実施し、応力-ひずみ線図を求めた。ここで、数値シミュレーションの紙材の挙動評価のために静的な引張試験から求められたパラメーターを用いることとなった。一方、数値シミュレーションにおいては記の紙材の特性評価から得られた数値シミュレーションのための状態式、構成式の数値パラメーターを用いて、解析モデルを作成した。従来、本課題で利用していたCAEシステムの更新に伴い、解析手法においては新たな動的解析のためのＣＡＥシステムを用いることとなった。そのチュートリアルから学習し、基本的なシミュレーション問題を解くことが可能となった。ここで水中衝撃波については、ＣＡＥシステムでは水中放電現象を表現できないので、圧力計算のための状態式およびそのパラメーターが明らかとなっている爆薬の爆発による水中衝撃波を発生させることとした。これらの成果と実験結果とを比較することで、紙材の変形特性を明らかにする取り組みを行った。これらの行程を年間計画に沿って進め、数値シミュレーションの手法の確立を目指す準備が整理された。実験では、積層された紙を型として金属成形実験を行っているので、その積層紙型の変形特性を評価することも必要であり、それらの衝撃特性を評価するパラメーターも算出した。
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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
本研究課題において、明らかになっているのは、紙材の変形評価、紙型を用いた際の成形板の変形評価、紙材の衝撃特性評価と衝撃パラメーターの算出、 紙材の応力・ひずみ線図による機械的性質の評価、数値解析法の確立、 解析モデル の作成である。最終年度では、実験条件と同様の状態を数値シュレーションで解析し、紙型の変形特性を明らかにするため実験結果と照合させ、変形特性を理論的に解明する。また、それらの内容を公表する。研究期間を延長しているが、これらの研究行程を行うことで、本研究課題の達成となるためおおむね順調に進展していると判断する。
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| Strategy for Future Research Activity |
紙型の上に金属板を配置し、それに水中衝撃波が作用する際の、上方の変形を数値シミュレーションにより解析し、その結果と同様の実験結果とを比較して、紙型の変形特性を理論的に説明づける。また、それらの成果を学会発表、論文発表にて公表する。
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