2015 Fiscal Year Annual Research Report
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25420202
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| Research Institution | Tokuyama College of Technology |
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Principal Investigator |
鈴木 厚行 徳山工業高等専門学校, 機械電気工学科, 准教授 (40450142)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超音波振動 / 衝撃吸収 / 高張力鋼板 / CFRP / Blaha効果 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
自動車などはクラッシャブルゾーンが潰れることなどによって衝撃を吸収するが、十分に衝撃を吸収できないケースは多い。そこで、衝撃を受けた瞬間に車両を構成する金属などに超音波を印加することで、変形抵抗を低下させ、衝撃吸収度を向上させる方法を考案した。本研究では、自動車に広く使用されている高張力鋼板（ハイテン）や今後の自動車素材として注目されている炭素繊維強化プラスチック（CFRP）の他、熱溶融型接着剤などに超音波振動を印加し、変形特性や衝撃力特性などについて検討した。
高張力鋼板・CFRP・熱溶融型接着剤のいずれの場合においても、超音波振動によって変形抵抗が低減し、衝撃力が軽減する効果が確認できた。またスプリングバック量が低減することも示した。幅 10 mm、長さ 200 mm、厚さ 2.3 mm の高張力鋼板（WEL-TEN590RE）の場合、超音波の印加によって衝撃力およびスプリングバック量はそれぞれ最大で 35%および 43%低減した。自動車等に設置するには装置の小型化が必要であるため、全長が 435 mm あった超音波振動子を全長 195 mm の超音波振動子に変更した実験も行い、同様の効果を確認した。
最終年度には幅 20 mm、長さ 200 mm、厚さ 3 mm の熱可塑性 CFRP に超音波振動を印加したときの効果を確かめた。CFRP に超音波振動を印加することによって変形抵抗が低減し，衝撃力も低減することを確かめた。駆動電圧を増加させるほど超音波振動の効果は顕著になり、衝撃力は最大で89％低減した。また，超音波振動子の応答特性についても検討した。小型の振動子の方が短い時間で応答した。駆動電圧の増加に伴い，応答時間が短くなることも確かめた。さらに、超音波振動子を３本接続した高張力鋼板の構造体を製作し、超音波を印加したときに変形量が大きくなることなども確かめた。
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