2015 Fiscal Year Research-status Report
低温環境下高圧高速せん断時の雪の摩擦および粘着特性とその発現メカニズムの解明
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26870212
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
藤野 俊和 長岡技術科学大学, その他の研究科, 講師 (70508514)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | トライボロジー / 雪氷 / 機械材料 / 特殊環境 / 流体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、除雪機械等の性能向上と安全性革新のための合理的かつ効率的な設計開発において渇望されている、「低温」環境のもと互いに「高圧接触」、「高速せん断」する条件下における雪と機械材料間および雪内部の摩擦および付着・粘着特性を解明することである。その際、雪界面の高速かつミクロな現象の精細観察と解析により摩擦および付着・粘着特性の発現メカニズムの解明にも挑む。
本研究目的を達成するために、本年度は、昨年度に独自に設計開発し高度化した環状せん断特性実験解析システムによる雪と機械材料間および雪内部の摩擦および付着・粘着特性の実験解析を、昨年度経費にて購入設置した恒温室（プレハブ冷凍冷蔵庫）内において-10～0[℃]の低温環境のもと、垂直圧力0～60[kPa]、せん断速度0.1～25.0[m/s]の高圧接触高速せん断条件下にて実施した。
実験解析には構成の異なる雪として、しまり雪およびざらめ雪を用いた。雪の摩擦および付着・粘着特性に及ぼす雪の構成の違いによる影響のほか、主に雪の粒径の影響を解析し考察した。さらにせん断面押し付け圧力およびせん断速度の影響も検討し考察した。せん断界面およびその近傍における水の発生や流動等の高速かつミクロな現象を本年度経費にて購入設置した高倍率光学系を備えたハイスピードカメラにて撮影・観察した。得られた成果の一部を国内の関連する学会主催の講演会にて講演発表した。
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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
本年度の計画は、雪と機械材料間および雪内部の摩擦および付着・粘着特性を独自に設計開発し高度化した環状せん断特性実験解析システムにより解析し、それら特性に及ぼす雪の構成の違いによる影響、雪の粒径、密度および含水比の影響、さらにせん断面押し付け圧力およびせん断速度の影響を検討し考察する。せん断界面における水の発生や流動等の高速かつミクロな現象をハイスピードカメラにて撮影し観察する。得られる動画情報と雪の摩擦および付着・粘着特性評価に必要な垂直およびせん断抵抗力等の力情報を統合解析し、摩擦および付着・粘着特性との相関関係、さらには摩擦および付着・粘着特性の発現メカニズムを解析し考察することである。
本年度は「9.研究実績の概要」に述べたように、雪と機械材料間および雪内部の摩擦および付着・粘着特性の実験解析を低温環境のもと高圧接触高速せん断条件下にて実施した。そしてそれら特性に及ぼす雪の構成の違いによる影響、雪の粒径の影響、さらにせん断面押し付け圧力およびせん断速度の影響を検討し考察した。せん断界面およびその近傍における水の発生や流動等の高速かつミクロな現象をハイスピードカメラにて撮影・観察した。
昨年度から本年度までに実施した研究の進捗状況は、概ね計画通りに進展していると判断する。よって「おおむね順調に進展している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は本年度に引き続き、環状せん断特性実験解析システムによる雪と機械材料間および雪内部の摩擦および付着・粘着特性の実験解析を、低温環境のもと高圧接触高速せん断条件下にて実施する。せん断界面およびその近傍における水の発生や流動等の高速かつミクロな現象をより高速度ビデオカメラにより撮影・観察する。この際、高い信頼性を有する実験データおよび高精細な動画データを得るための標準的実験方法を構築する。得られる動画情報と摩擦および付着・粘着特性評価に必要な垂直およびせん断抵抗力などの力情報を統合解析し、雪の摩擦および付着・粘着特性の解明、さらにその発現メカニズムの解明に挑む。
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