| 研究課題/領域番号 |
07455047
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
古屋 泰文 東北大学, 工学部, 助手 (20133051)
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| 研究分担者 |
島本 聡 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (10118664)
松本 実 (松本 實) 東北大学, 素材工学研究所, 講師 (30006043)
高木 敏行 東北大学, 流体科学研究所, 助教授 (20197065)
谷 順二 東北大学, 流体科学研究所, 教授 (30006192)
木村 久道 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (70250818)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
6,700千円 (直接経費: 6,700千円)
1996年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
1995年度: 5,400千円 (直接経費: 5,400千円)
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| キーワード | インテリジェント材料 / 形状記憶合金 / 知的複合材料 / 材料強化 / 残留応力 / 能動制御 / 破壊 / 協調設計 / 知的材料システム / 複合材料 / 相変態 / き裂 / 繊維強化材料 |
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| 研究概要 |
機械構造部材の強度、安全性、省エネルギー性確保のために、環境変化に対応して、自らの特性を変化させ、さらには、破壊防御、損傷修復などの機能を有する、いわゆる“知的(インテリジェント)材料・構造システム"実現のためには、センサやアクチュエータ機能を有する材料素子の導入・開発が不可欠になるが、その中で形状記憶合金(SMA)は下図に示されるように、熱弾性型相変態ゆえに温度(応力)センサ、形状記憶(プロセッサ)と回復・駆動(アクチュエータ)機能をそなえた知的材料素子として注目されている。本研究では、SMA(TiNi合金など)の物性と変態メカニズムを合金元素添加や加工熱処理により変化させて、かつそれらのSMA素子を制御と非破壊的評価を組み込んだ知的材料・構造システム基本設計概念を提案した。具体的には、(1)SMA繊維を光弾性樹脂内部に埋め込んだプロトタイプの知的複合材料モデルを試作して、本研究で提案した"形状記憶強化知的複合材料"での材料強化機構の基礎的実験と理論解析との対応関係の検討した、さらに、(2)形状記憶TiNi合金繊維型Al金属基複合材料開発とその材料特性評価、および、それらの応用として、(3)SMA複合材料システムにおける知的設計制御への方向性を示し、SMA変態時のアコーステックエミッション(AE波)検出を知的材料・構造システム制御へのトリガーとして用いた構造部材・構造物強化へのシステム開発の可能性を実験的に検証した。開発した知的複合材料板の工学的応用分野としては、(1)金属基および高分子基形状記憶強化複合材料は高速移動車体(航空機壁、鉄道床)用複合構造材であり、(2)AE損傷検知と評価を組み込んだSMA複合材料・構造物モデルは高層建築構造物や突発事故前に危険を察知出来る原子力構造部材等が考えられる。このように実際的な目標を設定したSMAインテリジェント材料システム設計開発例は内外にほとんどないのが現状である。
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