| 研究課題/領域番号 |
20K04162
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
藤川 正毅 琉球大学, 工学部, 准教授 (70549047)
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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 |
2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | ゴム / 応力緩和履歴 / 予測 / 動的粘弾性試験 / 分数階微分モデル / 応力緩和 / 工業用ゴム材料 / 粘弾性 / 工業用ゴム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ゴム材料の性能を最大限かつ安全に利用するためには、その力学特性を把握する必要がある。しかし、ゴム材料は応力緩和現象（変形を負荷して保持し続けた時に材料の剛性が軟化する現象）が数日から数年以上をかけて進行することが報告されている。このため、従来はその把握が困難であった。本研究では、２つの異なる材料試験を併用することで、“長時間”後の応力緩和挙動を高精度＆高効率に予測する新しい計測法を開発する。そして、本法の有効性を体系的な材料試験で検討する。最後に、従来法では計測が困難であった“応力緩和が終了する定常状態におけるゴムの応力－ひずみ関係”を始めて提示することを目的とする。
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| 研究成果の概要 |
動的粘弾性試験と“短”時間の応力緩和試験（Relax-試験）の結果から、長時間域の応力緩和履歴を予測する新しい手法を開発した。本法の有効性を確認する目的で、カーボンブラック充てん量の異なる数種のSBR材料を対象としたRelax-試験に適用した。その結果、1～2分程度のRelax-試験の結果から、半日以上にわたる応力緩和履歴を精度良く予測できることが確認された。本法の汎用性については、シリカ充填SBR材でも同等程度の結果が確認された。以上の結果を用いて、一般に計測が困難である定常状態におけるゴムの応力－ひずみ関係の予測値を提示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
応力緩和試験（Relax-試験）は、長時間負荷後のゴムの材料軟化現象や、定常状態の応力－ひずみ関係を計測する目的で一般に使用される。本試験は、例えばシーリング材のような装着後に長時間使用し続ける機器や、ゴムの力学特性を計算するための材料モデリング（応力－ひずみの関係式）の選択や構築に必要不可欠の情報となる。
しかし効率的な長時間Relax-試験はこれまで開発されておらず、経験や種々の仮定に基づく代替え手段による方法などが一般的であった。本法は体系的な研究により、これらの効率化と高精度化を可能にするものであり、学術面への貢献のみならず、工業面での実用が期待される。
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