| 研究課題/領域番号 |
19K14846
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
伊藤 潔洋 東京理科大学, 工学部機械工学科, 助教 (10778210)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | ひずみ速度依存性 / 温度依存性 / 球体衝突 / 金属材料 / 圧痕 / 材料定数 / 球体高速衝突試験 / 高速衝突 / 材料特性 / 構成式 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，材料のひずみ速度と温度依存性を考慮した構成式の材料定数について，球体衝突試験によって簡易的に評価する手法を確立することを目的とする．そのために，球体衝突により基材に生じる圧痕直径を高精度に予測可能な理論モデルの構築，ならびに高温環境下球体衝突試験装置の開発を行う．本手法では，球体衝突試験を行い，基材に生じる圧痕直径を測定するだけで構成式の材料定数が得られる．そのため，自動車や航空機の衝突解析や塑性加工解析を実施している幅広い産業分野への貢献が期待できる．
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| 研究成果の概要 |
金属材料の変形抵抗は温度やひずみ速度に依存して変化する．本研究では，この温度やひずみ速度依存性の簡便かつ高精度な評価を実現するため，球体衝突試験に基づく独創的評価手法を開発した．開発手法では，異なる温度もしくは衝突速度での球体衝突試験により形成した圧痕寸法差から温度やひずみ速度依存性を高精度に評価することができる．有限要素法による球体衝突解析の結果，開発手法により様々な材料，球体半径，衝突速度の条件下で温度やひずみ速度依存性を高精度に推定可能であることを示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で新たに開発した評価手法では，異なる温度もしくは衝突速度で球体衝突試験を行い，材料表面に形成した圧痕寸法を測定するだけで温度やひずみ速度依存性を高精度に評価することができる．さらに，既存の評価手法では困難であった100000 1/s以上の超高ひずみ速度を実現できる．これにより，自動車などの輸送機器の衝突安全性向上や，切削やプレスといった機械加工の高速・高効率化など，幅広い産業分野への貢献が期待できる．また，超高ひずみ速度下における材料の変形メカニズムの解明にも有効となり得ることが期待でき，高い学術的意義も有している．
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