| 研究課題/領域番号 |
18K04779
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分26050:材料加工および組織制御関連
|
|---|
| 研究機関 | 九州大学 |
|---|
研究代表者 |
尾崎 由紀子 九州大学, 工学研究院, 教授 (20637946)
|
|---|
| 研究分担者 |
品川 一成 九州大学, 工学研究院, 教授 (30215983)
平山 恭介 京都大学, 工学研究科, 助教 (70717743)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
|
|---|
| キーワード | 焼結金属 / 疲労破壊機構 / 3次元気孔配置 / 位相幾何解析 / パーシステント・ホモロジー / 金属射出成形 / Ti合金 / ３次元気孔配置 / X線CT / 弾性FEM / 有限要素解析 / 位相解析 / パーシステント / 疲労破壊 / 金属疲労機構 / 気孔配置 / パーシステントホモロジー / X線CT測定 / トポロジー / 気孔３D分布 |
|---|
| 研究成果の概要 |
本研究は、焼結金属内部の気孔が疲労破壊に及ぼす役割の解明を目的とした。まず、焼結体内部の残存気孔配置をX線CTを用いて可視化し、画像解析と位相幾何学を用いて、全ての気孔配置に関する形態パラメータを数値化した。同時に、CT像をもとに、疲労試験下での材料内応力分布を推定し、最大気孔の縁が最大応力集中点となり、き裂発生源となり得ることを突き止めた。また、気孔形態パラメータを用いて破壊力学解析を行い、最大気孔の断面積増大とともに、疲労強度が減少する関係を見出し、焼結金属についても、溶解金属を原料とした金属材料と同様の疲労破壊モデルで疲労破壊機構を説明できることを明らかにした。
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
機械部品は，使用環境下で繰返し応力が負荷され、疲労強度の向上は全ての素材における永遠の課題であり、内部欠陥との関係において解析が進んできた。粉末を原料とする焼結金属では、粉末粒子間隙由来の多数の気孔が残存するため、疲労破壊に関わる欠陥の特定が困難であった。そこで、残存気孔配置を放射光の高輝度X線を用いたイメージングにより可視化し、さらに位相幾何学（パーシステント・ホモロジー）の厳密解として、その気孔群の3D配置を定量化することによって、破壊機構を定量的に解析した。この手法は、積層造形等で創造される粉末原料の素材開発において有用な手法となることが期待される。
|
