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中性子デバイリングを利用したエリアディテクタ式中性子残留応力測定機構の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14145
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分基金
研究分野 設計工学・機械機能要素・トライボロジー
研究機関金沢大学

研究代表者

佐々木 敏彦  金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)

研究分担者 三井 真吾  金沢大学, 人間科学系, 特任助教 (10714438)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
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
研究成果の概要

中性子や放射光、X線などを利用した二次元検出器方式の(残留)応力測定技術の開発を目標として、データ解析理論(cosα法)の適用を軸に検討を行った。実験室X線、高エネルギー加速器研究機構等の放射光、等による基礎実験をもとに検討を進め、X線領域での実験検証により、現在の世界標準技術(sin2ψ法)に比べてほぼ10倍の高速測定とともに、装置の小型化による可搬性向上が可能である特長などが判明した。さらに、強加工を受けた鋼材で顕在化する三軸応力状態が出現したサンプルに対しては平面応力解析に比べて一層の効率的測定が可能であることを示し、転動接触疲労が重要な鉄道レールに対して有効に適用できることを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (27件) (うち国際学会 3件、 招待講演 8件)

  • [雑誌論文] 固有ひずみ理論に基づく有限要素法による冷間加工部の残留応力予測におけるX線回折半価幅の有効性評価2019

    • 著者名/発表者名
      松田真理子、沖田圭介、中川知和、佐々木敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 号: 4 ページ: 332-337

    • DOI

      10.2472/jsms.68.332

    • NAID

      130007635147

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2019-04-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 大型鍛鋼品の偏析部がcos<i>α</i>法によるX線応力測定に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      松田 真理子、兜森 達彦、高枩 弘行、髙島 一郎、佐々木 敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 号: 3 ページ: 285-291

    • DOI

      10.2472/jsms.68.285

    • NAID

      130007617693

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2019-03-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] X線回折環分析装置によるピーリング損傷の評価2018

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉、藤田工、佐々木敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 号: 7 ページ: 694-699

    • DOI

      10.2472/jsms.67.694

    • NAID

      130007399790

    • ISSN
      0514-5163, 1880-7488
    • 年月日
      2018-07-15
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Study on application of a monolithic SOI pixel detector to residual stress measurement using X-rays2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, S. Mitsui, M. Shinya, K. Yanagi, R. Nishimura, T. Miyoshi, Y. Arai
    • 雑誌名

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research

      巻: 924 ページ: 452-456

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.07.084

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Debye-ring measurement system using SOI pixel detector2018

    • 著者名/発表者名
      S. Mitsui, T. Sasaki, Y. Arai, T. Miyoshi, R. Nishimura
    • 雑誌名

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research

      巻: 924 ページ: 441-447

    • DOI

      10.1016/j.nima.2018.09.147

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉,宮崎利行,佐々木敏彦
    • 雑誌名

      非破壊検査

      巻: 66 ページ: 492-497

    • NAID

      130006258097

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      Mariko MATSUDA, Keisuke OKITA, Tomokazu NAKAGAWA and Toshihiko SASAKI
    • 雑誌名

      Mechanical Engineering Journal

      巻: 4 号: 5 ページ: 17-00022-17-00022

    • DOI

      10.1299/mej.17-00022

    • NAID

      130006943409

    • ISSN
      2187-9745
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成30年度第2回残留ひずみ・応力解析研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      国際連携 溶接計算科学研究拠点主催 第12回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] cosα法の最新の適用事例2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成30年度第2回cosα法方式X線残留応力測定法研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 最新X線技術を利用した機械構造物の診断技術2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] TRI-AXIAL RESIDUAL STRESS ANALYSIS OF RAILWAY RAIL USING TWO-DIMENSIONAL X-RAY DIFFRACTION METHOD2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki
    • 学会等名
      the 11th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems (CM2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 各種の鋼材に対するcosα法の応力測定精度の比較2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成30年度第2回cosα法方式X線残留応力測定法研究会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of railway rails suffered from rolling contact fatigue using X-ray cos-alpha method2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子、新谷正義
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 平成30年度総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] X線応力測定の小型・高速化の動向2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      X線新技術産業化コンソーシアム2017年度研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 新X線技術cosα法による残留応力・材質評価2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] cosα法の最新の適用事例の紹介2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Debye-Ring Measurement System Using SOI Pixel Detector2017

    • 著者名/発表者名
      Shingo Mitsui, Yasuo Arai, Toshinobu Miyoshi, Ryutaro Nishimura and Toshihiko Sasaki
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of a monolithic SOI pixel detector to evaluation of strength of industrial materials2017

    • 著者名/発表者名
      Toshihiko Sasaki, Shingo Mitsui, Ryutaro Nishimura, Toshinobu Miyoshi and Yasuo Arai
    • 学会等名
      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)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳 嘉代子
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、佐々木敏彦、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 転がり軸受のピーリング損傷におよぼす残留応力の影響(第2報)2017

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉、藤田 工、佐々木敏彦
    • 学会等名
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次元検出器を用いたX線応力測定法理論および測定誤差に関する比較研究2017

    • 著者名/発表者名
      江尻正一、大場宏明、佐々木敏彦
    • 学会等名
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] cosα法への三軸応力およびX線侵入深さの影響2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳 嘉代子、幸田 啓、江尻正一
    • 学会等名
      第51回X線材料強度に関するシンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] INTPIX4を用いたX線応力測定装置の小型・高速化2017

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、新井康夫、三好敏喜、西村龍太郎、佐々木敏彦
    • 学会等名
      第8回SOIPIX研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] INTPIX4を用いたX線応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、西村龍太郎、三好敏喜、新井康夫
    • 学会等名
      第8回SOIPIX研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      兜森達彦、高枩広行、佐々木敏彦
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 2D法によるX線応力測定における応力値推定2017

    • 著者名/発表者名
      江尻正一、大場宏明、佐々木敏彦
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] SOI検出器を用いたcosα法応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      三井真吾、佐々木敏彦
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] cosα法を用いたX線応力測定2017

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子
    • 学会等名
      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
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 新X線技術による重要部品の残留応力・材料評価2016

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      第8回総合検査機器展セミナー
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(東京都江東区)
    • 年月日
      2016-09-29
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Full Use of a Debye-Scherrer Ring for X-ray Stress Measurement of Polycrystalline Materials with cosα Method2016

    • 著者名/発表者名
      T.Sasaki
    • 学会等名
      The 10th Asia-Pacific Conference on Fracture and Strength
    • 発表場所
      富山国際会議場(富山市)
    • 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

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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