| 研究課題/領域番号 |
20K05158
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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26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 広島工業大学 (2022)
東海大学 (2020-2021) |
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研究代表者 |
太田 高裕 広島工業大学, 工学部, 教授 (00759160)
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| 研究分担者 |
麻 寧緒 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10263328)
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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: 260千円 (直接経費: 200千円、間接経費: 60千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | ショットピーニング / 残留応力 / ショット速度 / ショット径 / アルミニウム合金 / 粒子画像流速計 / 粒子画像流速測定 / 有限要素法 / 有限要素解析 / オーステナイト系ステンレス鋼 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ショットピーニングは疲労強度の向上のため，広く使われているが，ショットピーニングにおける重要な物理量であるショット速度の計測された事例は少ない．本研究では高速ビデオカメラと粒子画像流速測定（PIV）を適用し，ノズルから供試体までの広い領域でショット速度の変化を計測し，ショット径・ショット材質のショット速度に及ぼす影響を定量的に明らかにする．さらに，有限要素解析を用いて，ショット径とショット材質が材料の残留応力分布に与える影響を示す関係式を明らかにする．
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| 研究成果の概要 |
アルミニウム合金に対して，4種類の直径のジルコンショットと3種類の直径のスチールショットを用いた空気式ショットピーニングを実施した．ショット速度に及ぼす空気圧，ショット径，材料の影響を，高速度カメラと粒子画像流速計（PIV)を用いた直接測定技術に基づき実験的に検討した．また，厚み方向の残留応力分布をX線回折（XRD）法により系統的に測定し，ショット速度，ショット径，ショット材料を考慮した逆同定式により定量的に評価し，産業応用につなげた．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ショットピーニングはショットが高速で金属に衝突することで金属表面に圧縮残留応力を与える加工法である．簡便に疲労強度を向上できるため，航空機・自動車をはじめ多くの製品の部品に適用されている．ショットピーニングの主な施工条件はショット速度，ショット径，材料などである．本研究ではショットの運動エネルギーを決定するショット速度を高速度カメラと粒子画像流速計を用いて広い領域で計測し，セラミックとスチールショットに対してショット速度と空気圧，ショット径の関係を明らかにした．さらに，残留応力分布とショット速度，ショット径の関係式を構築し，ショットピーニング条件と残留応力分布の関係を明らかにした．
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