| 研究課題/領域番号 |
20K04164
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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 | 北九州市立大学 |
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研究代表者 |
長 弘基 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00435421)
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| 研究分担者 |
戸部 裕史 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (40743886)
佐々木 卓実 北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (80343432)
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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 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | 形状記憶合金 / 座屈変形 / 負剛性 / 除振装置 / Ti-Ni合金 / Cu-Al-Mn合金 / 座屈 / FEM解析 / 振動特性 / 除震装置 / 座屈後特性 / 除振 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では主として下記の3つの項目について実施する．
① 材料試験(座屈試験・振動試験)およびFEM解析により，板状SMA素子の座屈後特性および除振特性に及ぼす細長比や断面形状など材料形状の影響を明らかにする．
② 上記①により得られた知見より，除振対象の重量および振動条件などに最適な除振用板状SMA素子の形状を計算可能な設計基盤技術の構築を行う．
③ 上記②により得られた設計技術より，除振対象物の重量・サイズなどに対応した除振装置を設計・製作し，除振装置の除振特性について測定，提案する機構の実証試験を実施する．
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| 研究成果の概要 |
形状記憶合金(SMA)が座屈後変形時に示す負剛性特性は除振装置等に適用が期待される。本研究ではSMAの材料形状・材料断面が負剛性発現時の接線剛性(負の接線剛性値)に与える影響を調べ、実際に本材料を除振装置に適用する際に必要な、負の接線剛性値の設計計算技術の確立を目指した。結果、材料の物性値(ヤング率および応力誘起マルテンサイト変態時の剛性)と細長比にて、座屈時の負の接線剛性を計算できることを明らかにした。また材料の断面に曲率を付与することで、接線剛性値を変更可能であることも見出した。さらに、新たにCu-Al-Mn合金が除振装置に適することを見出し、その座屈疲労特性や機能劣化特性を調査した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果により、形状記憶合金の座屈後の負剛性の接線剛性値が材料の物性値と材料形状(細長比)により設計計算可能であることを明らかにした。また材料断面に曲率を付与することでも接線剛性値を変化させることが可能であり、この技術により、除振装置として板状SMA素子を使用する場合の形状設計の幅を大きく拡大させることができた。また、除振装置としてCu-Al-Mn形状記憶合金か非常に適していることを見出した。現在、得られた技術を用いて実際にSMAを用いた除振装置を試作、その特性評価を行っている。
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