2022 Fiscal Year Annual Research Report
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
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20K04349
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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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)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 動的X線CT / 損失係数 / ゴム / 高分子 / 振動 |
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| 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ことを目指した．まず，動的X線CTを実現するため，大型放射光施設SPring-8の実験系に搭載可能な加振装置を開発した．2020年度は加振振幅1mm，加振周波数1Hzの動的X線CTを，2021年度は加振装置の改良し，2022年度は加振振幅1.0, 1.25mm，加振周波数1, 2Hzの動的X線CTを実現した．また，微細構造の動的挙動評価としてミクロンオーダーの局所ひずみを算出し，局所ひずみの頻度分布を分析する手法を提案した．微粒子複合化によって損失係数が変化する材料においてマクロなひずみ量が同一であっても，局所ひずみ分布は大きく異なることがわかった．一方で，材料特性として損失係数が異なる材料では局所ひずみ分布に大きな差が現われないことがわかった．
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