| 研究課題/領域番号 |
20H02046
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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18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
河野 大輔 京都大学, 工学研究科, 准教授 (80576504)
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| 研究分担者 |
木村 正雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (00373746)
磯部 浩已 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (60272861)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2022年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2020年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
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| キーワード | 接触剛性 / 接触減衰 / X線CT / 光弾性法 / 弾塑性変形 / 滑り / マイクロX線CT / 減衰性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
接触面における剛性と振動減衰性のモデルは古くから研究されているが，接触面の変形挙動には未だ謎が多い．本研究では，接触面の変形挙動の直接測定に基づいて，接触面の変形モデルを根本的に見直す．マイクロX線CTと光弾性法による応力測定によって，接触中の変形状態を直接的にかつ3次元的に観察・測定する．構築した変形モデルに基づき，剛性と減衰特性のトレードオフを打破する方法を提案する．この方法では，剛性のための真実接触部と減衰特性のための材料を並列に配置することで，従来問題となっている剛性低下を起こさない．これらの成果を統合し，剛性と減衰特性の目標仕様に対する接触面の設計方法を学術的に体系化する．
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| 研究成果の概要 |
マイクロX線CTによる変位測定，光弾性法による応力測定，有限要素法を用いた弾塑性変形のシミュレーションを組み合わせることで，金属－金属間の接触面の変形状態を3次元的に解析した．接触剛性における微小突起の変形と応力集中領域の変形の寄与を明らかにした．接触減衰における弾塑性変形とスリップの影響を明らかにした．切削加工痕を交差させて接触面を形成するCutter Mark Cross法にもとづいて，接触面を設計するためのモデルを構築した．接触剛性を低下させずに接触剛性を増大させる方法として，微小隙間に減衰材を充填する方法と，加工痕高さに差を設けてスティック・スリップの割合を変化させる方法を提案した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来は現象論的なモデルを用いて推定していた接触剛性と接触減衰を決定論的なモデルで推定できることが明らかになったことは接触面形状の設計において大きな意義を持つ．また，接触面の微小隙間の利用や真実接触面のスティック・スリップの割合を変化させる方法は剛性と減衰性の設計だけでなく，把持部などの滑りが許容されない接触面の設計においても有用であり，これからの発展が期待できる．荷重を負荷した状態のIn-situなX線CT測定と有限要素法を組み合わせて3次元的な変形を詳細に解析する技術は，一般的な機械部品の変形解析に広く応用できる技術であり，可視化の難しい内部の変形解析の発展に寄与できる．
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