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Development of quantum beam residual stress measurement system using Debye ring and area detector

Research Project

Project/Area Number 16K14145
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Design engineering/Machine functional elements/Tribology
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

Sasaki Toshihiko  金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 三井 真吾  金沢大学, 人間科学系, 特任助教 (10714438)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Keywords残留応力 / 回折 / X線 / 中性子 / cosα法 / イメージングプレート / 応力 / デバイリング / 三軸応力 / 回折環
Outline of Final Research Achievements

The purpose of this study was the development of a method for residual stress measurement using quantum beam and area detector. The study was conducted based on the fundamental experiment by means of laboratory X-rays, synchrotron radiatin at the High Energy Accelerator Research Organization etc. It was found that high speed measurement of stress faster than about ten times than present world standard method is possible, as well as downsizing of the equipment and portability. It was also shown that this method is effective for samples in which tri-axial stress state occured, such as steels processed heavily. This method was applied to railway rails, for which rolling contact fatigue is important.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

量子ビーム材料評価技術の一翼を担う残留応力測定において、従来の標準的方式に対して2次元検出器方式と新解析理論(cosα法)の適用により、その高速化、装置の小型可搬性、測定対象の広範化などの特長があることが分かり、この分野の発展に貢献できる見通しが明らかにできた。とくに、本技術はソフト面およびハード面において日本発の技術であり、この分野の世界的な貢献に寄与する点が大きな特徴の一つであると考えられる。なお、現状では平面応力測定が主であるが、今後、三軸応力状態、応力勾配、集合組織材料などの場合に対しても貢献する可能性が考えられる。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (34 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 7 results,  Open Access: 5 results) Presentation (27 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 8 results)

  • [Journal Article] Measurement of the Effectiveness of Half Value Breadth of X-ray Diffraction Profile for Residual Stress Analysis using FEM Based on the Inherent Strain Methodology on the Cold-formed Part2019

    • Author(s)
      松田真理子、沖田圭介、中川知和、佐々木敏彦
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 68 Issue: 4 Pages: 332-337

    • DOI

      10.2472/jsms.68.332

    • NAID

      130007635147

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Year and Date
      2019-04-15
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Influence of Segregation of a Large Forged Steel Product on X-Ray Stress Measurement by the Cos<i>α</i> Method2019

    • Author(s)
      松田 真理子、兜森 達彦、高枩 弘行、髙島 一郎、佐々木 敏彦
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 68 Issue: 3 Pages: 285-291

    • DOI

      10.2472/jsms.68.285

    • NAID

      130007617693

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Year and Date
      2019-03-15
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Evaluation of Peeling by Using an Analyzer of X-Ray Diffraction Ring2018

    • Author(s)
      嘉村直哉、藤田工、佐々木敏彦
    • Journal Title

      Journal of the Society of Materials Science, Japan

      Volume: 67 Issue: 7 Pages: 694-699

    • DOI

      10.2472/jsms.67.694

    • NAID

      130007399790

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • Year and Date
      2018-07-15
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  • [Journal Article] Study on application of a monolithic SOI pixel detector to residual stress measurement using X-rays2018

    • Author(s)
      T. Sasaki, S. Mitsui, M. Shinya, K. Yanagi, R. Nishimura, T. Miyoshi, Y. Arai
    • Journal Title

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research

      Volume: 924 Pages: 452-456

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.07.084

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  • [Journal Article] Development of Debye-ring measurement system using SOI pixel detector2018

    • Author(s)
      S. Mitsui, T. Sasaki, Y. Arai, T. Miyoshi, R. Nishimura
    • Journal Title

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research

      Volume: 924 Pages: 441-447

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.09.147

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  • [Journal Article] X線回折環のフーリエ解析によるアルミニウム合金の応力測定2017

    • Author(s)
      嘉村直哉,宮崎利行,佐々木敏彦
    • Journal Title

      非破壊検査

      Volume: 66 Pages: 492-497

    • NAID

      130006258097

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  • [Journal Article] Application of X-ray stress measurement for residual stress analysis by inherent strain method - Comparison of cos<i>α</i> and sin<sup>2</sup><i>Ψ</i> method-2017

    • Author(s)
      Mariko MATSUDA, Keisuke OKITA, Tomokazu NAKAGAWA and Toshihiko SASAKI
    • Journal Title

      Mechanical Engineering Journal

      Volume: 4 Issue: 5 Pages: 17-00022-17-00022

    • DOI

      10.1299/mej.17-00022

    • NAID

      130006943409

    • ISSN
      2187-9745
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  • [Presentation] 一体型SOIピクセル検出器による残留応力分布の超高速測定技術2019

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      平成30年度第2回残留ひずみ・応力解析研究会
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  • [Presentation] 最新のX線応力測定技術 -小型・リアルタイム化による現場適用の動向-2019

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      国際連携 溶接計算科学研究拠点主催 第12回講演会
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  • [Presentation] 高感度X線検出器を利用した機械構造物の高速診断技術2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
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  • [Presentation] cosα法の最新の適用事例2018

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      佐々木敏彦
    • Organizer
      平成30年度第2回cosα法方式X線残留応力測定法研究会
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  • [Presentation] 最新X線技術を利用した機械構造物の診断技術2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
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  • [Presentation] TRI-AXIAL RESIDUAL STRESS ANALYSIS OF RAILWAY RAIL USING TWO-DIMENSIONAL X-RAY DIFFRACTION METHOD2018

    • Author(s)
      T. Sasaki
    • Organizer
      the 11th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems (CM2018)
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 各種の鋼材に対するcosα法の応力測定精度の比較2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      平成30年度第2回cosα法方式X線残留応力測定法研究会
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  • [Presentation] Evaluation of railway rails suffered from rolling contact fatigue using X-ray cos-alpha method2018

    • Author(s)
      T. Sasaki
    • Organizer
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 二次元X線検出器を用いた深さ方向の応力勾配の評価2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子、新谷正義
    • Organizer
      日本非破壊検査協会 平成30年度総合シンポジウム
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  • [Presentation] X線応力測定の小型・高速化の動向2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      X線新技術産業化コンソーシアム2017年度研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 新X線技術cosα法による残留応力・材質評価2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      日本熱処理技術協会平成29年度 第4回 熱処理技術セミナー
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    • Invited
  • [Presentation] cosα法の最新の適用事例の紹介2018

    • Author(s)
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
    • Organizer
      日本非破壊検査協会第11回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
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  • [Presentation] Development of Debye-Ring Measurement System Using SOI Pixel Detector2017

    • Author(s)
      Shingo Mitsui, Yasuo Arai, Toshinobu Miyoshi, Ryutaro Nishimura and Toshihiko Sasaki
    • Organizer
      第11回半導体検出器の開発と応用に関する国際広島シンポジウム(第2回SOIピクセル検出器研究会)
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  • [Presentation] Application of a monolithic SOI pixel detector to evaluation of strength of industrial materials2017

    • Author(s)
      Toshihiko Sasaki, Shingo Mitsui, Ryutaro Nishimura, Toshinobu Miyoshi and Yasuo Arai
    • Organizer
      第11回半導体検出器の開発と応用に関する国際広島シンポジウム(第2回SOIピクセル検出器研究会)
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  • [Presentation] cosα法に及ぼす三軸応力、応力勾配、力学的不均質性の影響について2017

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      佐々木敏彦、三井真吾、柳 嘉代子
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      日本非破壊検査協会第10回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
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  • [Presentation] 一体型SOI検出器を用いたリアルタイムX線応力測定装置の開発2017

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      三井真吾、佐々木敏彦、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
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      日本非破壊検査協会第10回現場指向X線残留応力測定法研究委員会
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      嘉村直哉、藤田 工、佐々木敏彦
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      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
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      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] cosα法への三軸応力およびX線侵入深さの影響2017

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      佐々木敏彦、三井真吾、柳 嘉代子、幸田 啓、江尻正一
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      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
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  • [Presentation] INTPIX4を用いたX線応力測定装置の小型・高速化2017

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      三井真吾、新井康夫、三好敏喜、西村龍太郎、佐々木敏彦
    • Organizer
      第8回SOIPIX研究会
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  • [Presentation] INTPIX4を用いたX線応力測定2017

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      佐々木敏彦、三井真吾、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
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      第8回SOIPIX研究会
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  • [Presentation] 大型鍛造材における平面揺動法を用いたX線cosα法の応力評価2017

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      兜森達彦、高枩広行、佐々木敏彦
    • Organizer
      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
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      江尻正一、大場宏明、佐々木敏彦
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      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
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      三井真吾、佐々木敏彦
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      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
    • Organizer
      平成29年度日本非破壊検査協会非破壊検査総合シンポジウム
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  • [Presentation] 新X線技術による重要部品の残留応力・材料評価2016

    • Author(s)
      佐々木敏彦
    • Organizer
      第8回総合検査機器展セミナー
    • Place of Presentation
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • Year and Date
      2016-09-29
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    • Invited
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    • Author(s)
      T.Sasaki
    • Organizer
      The 10th Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength
    • Place of Presentation
      富山国際会議場(富山市)
    • Year and Date
      2016-09-19
    • Related Report
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    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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