2012 Fiscal Year Annual Research Report
接触域に生じる非定常マイクロ秒ダイナミクスの可視化と摺動面の起動停止モードの制御
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23360074
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
中野 健 横浜国立大学, 環境情報研究院, 准教授 (30292642)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
尾崎 伸吾 横浜国立大学, 工学研究院, 准教授 (20408727)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 摩擦力 / 静摩擦 / 動摩擦 / 固着すべり遷移 / スティックスリップ |
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| Research Abstract |
すべり摩擦システムにおける固着すべり遷移の「瞬間」を対象として、バルクとインターフェイスに生じる高速なダイナミクスをin-situ観察して、静摩擦力と動摩擦力の発生メカニズムと、摩擦力の制御手法に関する知見を得ることを目的とする。今年度は、平ベルトと円筒プーリの面接触を対象として、ベルト両側の張力計測とともに、接触面の高速度光弾性観察が可能な実験装置を設計・試作した。
本装置では、透明なPDMS製平ベルト（150 mm × 20 mm × 5 mm、ヤング率：1.3 MPa）とガラス製円筒プーリ（外径：60 mm、内径：57 mm、高さ40 mm）の面接触を利用した。ベルトの左端にロードセルA、右端にロードセルBを取り付けて、それぞれ支持台に固定した。支持台の位置を調整して、基礎に固定したプーリにベルトを押し当てて、巻付角と初期張力を設定した。左側支持台は不動のまま、直動ステージを用いて、右側支持台を接線方向に一定速度で駆動した。ロードセルによる張力の計測と同期して、高速度光弾性観察（最高撮影速度：1550 kfps）が可能なカメラと円偏光フィルタ内蔵の高輝度LED光源（波長：520 nm）を用いて、光学像と光弾性像を同時に獲得した。
これまでに、接触面の形状と面積の時間変化と、ベルトの内部応力の時間変化と、ベルト両側の張力の時間変化を、同時に計測するシステムを構築した。今後は、このすべり摩擦システムを対象として、固着すべり遷移の「瞬間」を実験的に追跡することにより、静摩擦力と動摩擦力に及ぼすバルクとインターフェイスのダイナミクスの影響を考察する。
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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
これまでに、接触面の形状と面積の時間変化と、ベルトの内部応力の時間変化と、ベルト両側の張力の時間変化を、同時に計測するシステムを構築した。おおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、構築したすべり摩擦システムを対象として、固着すべり遷移の「瞬間」を実験的に追跡することにより、静摩擦力と動摩擦力に及ぼすバルクとインターフェイスのダイナミクスの影響を考察する。
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