| 研究課題/領域番号 |
17K05378
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
数学基礎・応用数学
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| 研究機関 | 武蔵野大学 (2018-2019)
広島国際学院大学 (2017) |
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研究代表者 |
高石 武史 武蔵野大学, 工学部, 教授 (00268666)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 水素脆化 / フェーズフィールド / 数理モデル / 数値シミュレーション / 応用数学 / モデル化 |
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| 研究成果の概要 |
水素脆化を伴うき裂進展現象の解明のために、水素原子の拡散による材料の脆化を伴う3次元弾性体のフェーズフィールドき裂進展数理モデルを構築した。そのモデルを用いて水素原子の拡散に伴い材料の物理的性質(例えば脆性、弾性）が変化することによってき裂進展現象へどのような影響が及ぼされるかを解明数値シミュレーションで調べた。開口モードにおける初期き裂の進展については、き裂表面と材料内の水素原子の拡散係数の大きさと比率により、水素原子濃度分布がき裂先端近傍で高くなり、き裂進展を加速する場合があることを見出した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
吸収された水素による鋼材強度の低下は、ロケットエンジン、水素燃料自動車エンジンの設計・開発において大きな問題となってきた。特に、燃料電池車の普及に伴い、水素燃料タンク、水素ガスステーションの安全性の確保は非常に重要となる。高圧水素ガスの注入放出の繰り返しによる疲労破壊の危険性は高く、この複雑な現象を解明することは急務である。
フェーズフィールドを用いた材料破壊の数理モデルは、構成のシンプルさから近年注目が集まっている。水素脆化のような複雑な現象においてシンプルな数理モデルを構築することは、現象の解明への道筋をつける1歩であるととともに、応用範囲を検討するうえで重要だと考えられる。
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