| 研究課題/領域番号 |
20K04204
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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18020:加工学および生産工学関連
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| 研究機関 | 奈良工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
谷口 幸典 奈良工業高等専門学校, 機械工学科, 准教授 (10413816)
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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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 130千円 (直接経費: 100千円、間接経費: 30千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2020年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | Powder Compaction / Drucker-Prager CAP model / Finite Element Method / Powder Metallurgy / 粉末冶金 / 粉末成形 / 有限要素法 / Drucker-Prager CAPモデル / 鉄粉末 / フェライト粉末 / 有限要素法解析 / 一面せん断試験 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属粉末圧粉成形工程における様々な割れ発生事例の対処法として，有限要素法解析技術を活用したケーススタディが有用であるにもかかわらず，実生産現場での導入・運用が進んでいない．本研究では簡便な試験による降伏関数パラメータの同定手法を提案，一般化する．その手法の妥当性は複動プレス成形による成形割れ発生実証実験で検証する．主要な金属粉末について材料特性値データベースを構築し，パラメータ相互の依存関係の定式化を図る．
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| 研究成果の概要 |
金属やセラミックス粉末を対象として圧粉工程設計現場における有限要素法解析の活用を推進するために必要となる降伏関数パラメータを同定するにあたり、実際の設計現場において運用可能な試験機は存在しないため，その試験手法を含めて①パラメータの簡便な同定手法を確立し、市場にある主要な粉末に関して②材料特性値データベースを作製，最終的に，型からの抜出し時の破壊に至るまでの③成形不良事例の「見える化」を図ること，の３点を遂行した結果、提案手法によって粉末の降伏曲面を簡易に同定できたほか、解析によって低密度域、パンチスプリングバックの影響を見える化できた。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年，粉末成形の理論が確立され、有限要素法を適用し、型からの抜出し時の割れ発生を含めた圧粉工程設計の事前検討～最適化に活用できるようになった．ところが，金属粉末圧粉工程設計における活用例がみられない。これは，DPCモデルの降伏曲面形状が複雑であり，金属粉末においてはその形状を決定する降伏関数パラメータの同定手法が一般化されていないことに起因している．本研究成果は、簡便な試験によってパラメータを同定できることを示すとともに、解析によって不良発生事例を見える化できることを示したものである。既に活用されている鍛造解析と同様に、粉末成形の生産現場においても解析技術活用を推進できる点で意義がある。
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