動的X線CTによる微粒子複合ゴムの振動減衰メカニズムの解明

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04349
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 松原 真己 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40736427)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 減衰特性 / ゴム材料 / X線CT

Outline of Annual Research Achievements

本研究では定常加振下の動的X線CT手法を構築し，材料内部の変形挙動を直接評価することで振動減衰のメカニズム解明に取り組む．減衰特性はエネルギーの散逸が発生した巨視的な結果として現れる．そのため，微粒子／ゴム界面状態，ひずみ分布を観察することでエネルギー散逸機構が明らかになれば，粘弾性材料に複合化する微粒子の形状，量や配向などの配合条件から所望の減衰特性を持つ制振材を設計できる．一般的にX線CTは対象物を回転させながら計測するため，動的条件下での観察には不向きである．一方，制振材の減衰特性評価では定常加振下の挙動を計測していることに着目した場合，回転中に180度の断層像を全て撮影する必要はない．そこで，撮影タイミングと定常加振の位相タイミングを変えて撮影し，位相タイミングが一致している断層像を集めて立体像化を行うことで，動的X線CTを実現する．このとき同時に試験片の表面ひずみ分布を計測することで，ミリオーダー構造体における変形挙動とナノ・ミクロンオーダーのひずみ分布（X線CTより取得）の関係を明らかにする．
2021年度は2020年度に計測した1Hz加振時の動的X線CTデータの分析および10Hz加振可能な加振装置の開発に取り組んだ．1Hzの分析については損失係数の異なる材料においてマクロなひずみ量が同一であっても，局所ひずみの振幅分布は大きく異なることがわかった．加振機の開発については，加振源のモーターを新調し，10Hz加振が可能な装置を構築することができた．一方で，SPring-8の計測は実施できなかった．しかしながら，2022年前期分の計測枠については既に採択されており，問題点の洗い出しもできているため，進捗に問題はない．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

2020年度に計測した動的X線CTデータを基に分析方法を検討できていること（2022年度実施予定の内容），2022年度SPring-8での計測が採択されており，10Hz加振可能な加振装置も準備できており，10Hz加振時における動的X線CTが実施可能であることから順調に進展している．一方で，学会発表等が遅れているため，(2)のおおむね順調に進展しているを選択した．学会発表等については2022年度内に行う予定である．

Strategy for Future Research Activity

2022年のSPring-8での計測は確定しており，ほぼスケジュール通りである．微細構造の違いによる変形挙動の差異を確認するため，試験片については配合条件を検討する．

Causes of Carryover

設備備品費についてはGPU搭載デスクトップパソコンを予算計上していたが，加振装置のモーターおよびロガー，試験片カット用のカッターを調達する必要がでてきたため，設備備品費の使用が増加した．一方で，コロナ禍のため，必要最低限の出張としたため，出張費が浮く形となった．結果として若干額残す結果となった．次年度の経費は申請しているとおり，SPring-8への計測実験，兵庫県立工業技術センターへの試験片製作，学会発表に関わる国内旅費として使用する計画である．