| 研究課題/領域番号 |
19K14847
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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 |
井上 遼 東京理科大学, 工学部機械工学科, 講師 (60756295)
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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: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | ひずみ分布 / セラミックス複合材料 / セラミックスコーティング / 可視化 / 材料力学 / 複合材料工学 / 複合材料 / ひずみ分布計測 / セラミックス / ひずみ計測 / 画像相関法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では1000℃以上に加熱された際に生じる輻射の問題を克服し、高温引張及びクリープ負荷下で生じるCMCの損傷を可視化し、変形分布を実測できる計測技術の確立を目指す。そのために、申請者らが開発した高温観察装置にクリープ試験機を組み込んだ新たな装置を試作する。表面を撮像し、デジタル画像相関(DIC)法により解析することで変形分布を定量的に計測可能であることを示す。計測システムの性能評価を試みると同時に、実用材であるSiC/SiCの熱機械負荷下での変形分布を最大50時間という長期に渡って実測し、開発したシステムの有用性を実証する。
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| 研究成果の概要 |
1000℃以上の高温で使用される繊維強化セラミックス複合材料の高温での変形分布計測技術の開発を目指し、本研究を遂行した。具体的には炭素繊維強化セラミックス、SiC繊維強化セラミックスという航空宇宙産業で既に応用がはじまっている材料系において計測を実施した。研究には申請者が独自に構築した紫外線光源と紫外線CCDを組み合わせた超高温観察装置を利用し、ステレオ撮影によって表面の三次元変形分布が可能となった。この装置を利用し、不均一構造に起因する変形分布を可視化し、定量的に評価することが可能となった。また、マトリックス部分での損傷についても定量的に評価することが可能となった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果によって、有限要素法などに頼らざるを得なかった高温で生じる材料・部材の変形や損傷をその場でモニタリングできるようになっただけでなく、定量的理解のための情報をマクロからミクロまで幅広いレンジで取得可能となった。研究-開発まで幅広く使用できるため、信頼性保証技術として広範に利用できると考えられる。本研究ではセラミックス複合材料、コーティングの実測例を示したが、金属部材など材料系を問わず利用できるため研究開発を支援するツールとして幅広く活用できることが特徴である。安心・安全な社会を実現するためのツールとして幅広く活用できる点に社会的意義がある。
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