| 研究課題/領域番号 |
19H02228
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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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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 近畿大学 |
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研究代表者 |
崎野 良比呂 近畿大学, 工学部, 教授 (80273712)
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| 研究分担者 |
岡本 康寛 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (40304331)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2021年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2020年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
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| キーワード | レーザピーニング / 残留応力 / 疲労 / 突合せ溶接 / 構造用鋼 / 高張力鋼 / パルス幅 / 疲労試験 / 死荷重 / フェムト秒レーザ / ハンドヘルドレーザ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ミリ秒からフェムト秒まで様々なパルス幅（1回のレーザの照射時間）のパルスレーザを用いてレーザピーニング（パルスレーザを用いて金属材料表面を叩く処理）を行い、その残留応力（熱等によって作られた金属中に存在する力）を測定することによってパルス幅が残留応力および疲労強度向上効果（繰返し荷重に対する強さ）に及ぼす影響を明らかにする。
さらに、開発中の超小型ハンドヘルドレーザによるレーザピーニングの最適施工条件が明らかとすると共に、疲労強度向上効果を定量的に明らかにする。
これらにより、実際の橋梁等の大型鋼構造物に現場でレーザピーニングが適用できるようになり、既存の大型鋼構造物の延命が可能となる。
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| 研究成果の概要 |
既往の研究とパルス幅（1回のレーザの照射時間）の異なる超小型レーザによるレーザピーニング（パルスレーザを用いて金属材料表面を叩く処理）の構造用鋼への施工条件を残留応力（外力や熱勾配がない場合でも物体内に残っている力）の測定によって選定した。その条件で施工した溶接試験片の疲労試験により疲労強度（繰返し荷重に対する強さ）向上効果を確認した。さらに、レーザのパルス幅をはじめとした施工条件がレーザピーニングによって生成される残留応力に及ぼす影響を検討した。また、残留応力分布と疲労強度の関係についても考察を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
新たに開発された超小型マイクロチップレーザを用いたレーザピーニングを、実際の橋梁等の大型鋼構造物に適用するための基礎的検討と試験体レベルでの効果確認を行った。このレーザピーニング装置が実用化されれば、現場でレーザピーニングが適用できるようになり、既存の大型鋼構造物の延命が可能となる。また、レーザピーニングの施工条件が生成される残留応力に及ぼす影響を明らかにすることで、施工条件の条件設定が容易となる。さらに、残留応力分布と疲労強度の関係が明らかになれば、残留応力をどのようにコントロールすれば疲労強度向上に効果的かが明らかとなる。
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