ポリマー材料内に見られる衡撃波面緩和構造の進展プロセスの解明

• Project/Area Number: 15760597
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Aerospace engineering
• Research Institution: Sasebo National College of Technology
• Principal Investigator: 森 保仁 佐世保工業高等専門学校, 一般科目, 助教授 (80243898)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,700,000 (Direct Cost: ¥3,700,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
• Keywords: ポリマー材料 / 一段式高圧ガス衝撃銃 / 衝撃波面緩和構造 / PVDF応力ゲージ / 応力履歴 / 高速平板衝突 / 平面衝撃波 / 固体中衝撃波

Research Abstract

研究代表者が九州大学から佐世保高専に異動したため、本研究は実験室の整備から始める必要があった。平成15年度に、佐世保高専内にある一般科目物理科の倉庫を実験室に改装し、固体中に平面衝撃波を発生させる装置(高圧ガス衝撃銃)を九州大学から佐世保高専に移設した。さらに、PVDFゲージの信号記録用および飛翔体速度計測用として、4チャンネル同時計測可能なデジタルオシロスコープを2台購入した。
平成16年度は、高圧ガス衝撃銃に接続するヘリウムガスボンベの設置およびガスの配管工事を行い、実験室の整備を完了した。本研究の目的は、3枚のPVDFゲージを2〜5mm厚の材料の間に精度良く埋め込んだ形のターゲットの製作技術を確立し、これを用いて衝撃実験を行い、衝撃波面緩和構造の進展プロセスについて新たな知見を得ることである。しかしながら、実験室の整備が予想以上に遅れたため、製作が比較的容易な1枚のPVDFゲージを埋め込んだターゲット(高密度ポリエチレンとアクリル)を用いた衝撃実験を、数ショット行った。実験の結果、これらのポリマー材料内を伝播する衝撃波面背後の緩和構造は、伝播距離とともに徐々に大きくなるが、10mm程度伝播すると定常な波形として伝播する傾向にあることがわかった。また高密度ポリエチレンについては、応力の低い衝撃波ほど緩和構造が大きくなることがわかった。さらに、同じ応力領域で波面背後の緩和構造の大きさを比較すると、アクリル(結晶性ポリマー)の方が高密度ポリエチレン(アモルファスポリマー)よりも大きくなる傾向にあることがわかった。