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自己治癒セラミックスの構成モデルの構築と「損傷―自己治癒過程」の有限要素解析

研究課題

研究課題/領域番号 16K14111
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関横浜国立大学

研究代表者

尾崎 伸吾  横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (20408727)

連携研究者 長田 俊郎  物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主任研究員 (50596343)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード自己治癒材料 / 構成モデル / 有限要素法 / 数値解析 / セラミック基複合材 / 破壊統計 / セラミックス / 損傷 / 反応速度論 / セラミック複合材 / セラミックス複合材 / 損傷力学
研究成果の概要

本研究では,自己治癒セラミックスのバックキャスティング型材料設計での活用を目的とした有限要素解析手法の構築に取り組んだ.まず,損傷の発生から自己治癒までを一貫してシミュレートするための構成モデルを構築した.また,構成モデルを有限要素法に実装し,実験結果との比較を行うことでその妥当性を検証した.次に,セラミックスの破壊統計を予測するために,微視組織情報を用いて破壊強度のばらつきを予測するための有限要素解析手法を提案した.提案手法により作成したワイブル分布は実験結果との良い一致を示すことが確認された.

報告書

(3件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 6件)

  • [国際共同研究] デルフト工科大学(オランダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Finite element analysis of fracture statistics of ceramics: Effects of grain size and pore size distributions2018

    • 著者名/発表者名
      Shingo Ozaki, Yuya Aoki, Toshio Osada, Kyohei Takeo, Wataru Nakao
    • 雑誌名

      Journal of the American Ceramic Society

      巻: 印刷中 号: 7 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1111/jace.15468

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical study on crack bifurcation of self-healing fiber-reinforced ceramic matrix composite2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Oba, Kyohei Takeo, Wataru Nakao, Shingo Ozaki
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 4 号: 5 ページ: 16-00705-16-00705

    • DOI

      10.1299/mej.16-00705

    • NAID

      130006943430

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite element analysis of self-healing and damage processes in Alumina/SiC composite ceramics2017

    • 著者名/発表者名
      Marika Nakamura, Kyohei Takeo, Toshio Osada, Shingo Ozaki
    • 雑誌名

      Technologies

      巻: 5 号: 3 ページ: 1-10

    • DOI

      10.3390/technologies5030040

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Finite Element Analysis of the Damage and Healing Behavior of Self-Healing Ceramics Material2016

    • 著者名/発表者名
      Shingo Ozaki, Toshio Osada, Wataru Nakao
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures

      巻: 100 ページ: 307-318

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 自己治癒セラミックスにおける速度論モデルの最新動向2016

    • 著者名/発表者名
      長田俊郎,尾崎伸吾,中尾航
    • 雑誌名

      Journal of the Society of Inorganic Materials, Japan, 特集 無機製品の歴史と経年劣化

      巻: 23 ページ: 460-465

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 反応速度論に基づくセラミックス材料の損傷-自己治癒構成モデルの構築と有限要素解析への適用2017

    • 著者名/発表者名
      山本丈司,長田俊郎,尾崎伸吾
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 有限要素解析による自己治癒セラミックスの競合引張試験2017

    • 著者名/発表者名
      竹尾恭平,大庭良友,中尾航,尾崎伸吾
    • 学会等名
      日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 微視組織の確率的ばらつきを考慮したセラミックス強度の有限要素解析2017

    • 著者名/発表者名
      青木祐也,竹尾恭平,長田俊郎,尾崎伸吾
    • 学会等名
      日本機械学会計算力学講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] アルミナ/SiC 複合セラミックスにおける自己治癒過程の有限要素解析2017

    • 著者名/発表者名
      中村茉里香,竹尾恭平,長田俊郎,尾崎伸吾
    • 学会等名
      M&M 材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 有限要素解析を用いた長繊維自己治癒セラミックスのき裂分岐条件に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      竹尾恭平,大庭良友,長田俊郎,中尾航,尾崎伸吾
    • 学会等名
      M&M 材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Numerical analysis on competitive tensile test of self-healing fiber-reinforced ceramics2017

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Takeo, Yoshitomo Oba, Wataru Nakao, Shingo Ozaki
    • 学会等名
      International Conference on Self-Healing Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Finite element analysis of self-healing process in damaged alumina/SiC nanocomposite materials2017

    • 著者名/発表者名
      Marika Nakamura, Toshio Osada, Kyohei Takeo, Shingo Ozaki
    • 学会等名
      International Conference on Self-Healing Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of Kinetics-based Damage-Healing Constitutive Model to FE Analysis of Self-Healing Ceramic Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Joji Yamamoto, Toshio Osada, Shingo Ozaki
    • 学会等名
      International Conference on Self-Healing Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 自己治癒セラミックス複合材の有限要素解析(第1報 線形破壊力学に基づく焼結性の確率的ばらつきの導入)2016

    • 著者名/発表者名
      尾崎伸吾,堀江祐太朗,竹尾恭平,長田俊郎
    • 学会等名
      2016年度M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学,神戸市
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己治癒セラミックス複合材の有限要素解析(第2報 酸化反応速度論に基づく発展則の導入)2016

    • 著者名/発表者名
      中村茉里香,竹尾恭平,長田俊郎,中尾航,尾崎伸吾
    • 学会等名
      2016年度M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      神戸大学,神戸市
    • 年月日
      2016-10-08
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Finite element Analysis of Damage-Healing Behavior in Self-Healing Alumina/SiC Nanocomposites Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Marika Nakamura, Kyohei Takeo, Toshio Osada, Shingo Ozaki
    • 学会等名
      APCFS2016, JSME-MMD
    • 発表場所
      Toyama
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Numerical Study on Optimal Composite Design of Self-Healing Fiber-Reinforced Ceramic Matrix Composite2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshitomo Oba, Kyohei Takeo, Wataru Nakao, Shingo Ozaki
    • 学会等名
      APCFS2016, JSME-MMD
    • 発表場所
      Toyama
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Proposal of Kinetics-based Damage-Healing Constitutive Model for Self-Healing Ceramic Materials2016

    • 著者名/発表者名
      Joji Yamamoto, Toshio Osada, Shingo Ozaki
    • 学会等名
      APCFS2016, JSME-MMD
    • 発表場所
      Toyama
    • 年月日
      2016-09-19
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸化反応速度論に基づくセラミックス材料の損傷-自己治癒構成モデルの構築2016

    • 著者名/発表者名
      山本丈司,長田俊郎,竹尾恭平,尾崎伸吾
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学,福岡市
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] セラミックス複合材のき裂分岐挙動に及ぼす破壊パラメータのバラツキの影響2016

    • 著者名/発表者名
      大庭良友,堀江祐太郎,長田俊郎,竹尾恭平,尾崎伸吾
    • 学会等名
      日本機械学会2016年度年次大会
    • 発表場所
      九州大学,福岡市
    • 年月日
      2016-09-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 自己治癒セラミックス複合材における損傷―自己治癒挙動の有限要素解析2016

    • 著者名/発表者名
      尾崎伸吾,長田俊郎
    • 学会等名
      計算工学講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ,新潟市
    • 年月日
      2016-05-31
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2019-03-29  

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