| 研究課題/領域番号 |
20K21022
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分22:土木工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
中畑 和之 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20380256)
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| 研究分担者 |
丸山 泰蔵 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (90778177)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
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| キーワード | 非破壊評価 / ソフトマター / 薄膜 / 波動伝搬 / 振動伝搬 / ガイド波 / 広視野可視化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ソフトマターは粘弾性的な性質を持つため，周波数毎に波動特性が変化することが想定され，さらに，薄膜中ではガイド波として伝搬することから，分散性とモード重畳性を発現することも想像できる．まず，ポリイミド薄膜について波動を計測して，その特徴を整理する．次に，一次元波動場に対して，これらの現象を数理的にモデル化する．最終的には，3次元粘弾性体を数値的に扱うため，複素弾性係数を組み入れた半解析的有限要素法を構築する．これらの知見を生かし，ソフトマター薄膜を広域にわたって効率的に検査するために，ガイド波の長距離伝搬の利点を活かした“波動の広高視野可視化”を軸とした非破壊検査法を提案する．
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| 研究成果の概要 |
ソフトマター薄膜は，様々な工業材料に使用されているが，外部からの衝撃等によって損傷が生じる．本研究では，膜材料を使った構造部材を効率よく非破壊検査するために，波動と振動の適用を考える．そのための基礎検討として，膜の張力を変化させたときの膜の振動および波動について調査することを目的とする．研究の結果，ソフトマター薄膜において，膜に作用する応力状態によって，固有振動数と振動の伝搬速度は変化し，それは弦の理論式とよく整合することが示された．しかし，この振動よりも早い時間に微小な波動が計測され，それは膜中を伝搬しているガイド波の可能性があると考えられる．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ソフトマター薄膜は，構成材料，形成方法，厚さ等によって性能が異なり，建設，航空宇宙，エレクトロニクスなど幅広い分野において，その性能を生かした利用がなされている．供用中の検査として，局所的な目視検査あるいは触診が行われているが，これら従来の方法では効率が悪い．大面積を有する材料を検査する場合，長距離を伝搬する弾性波の適用が効果的だと考えるが，膜材料の弾性波検査に関する研究例はほとんどなく，本研究は新規性を有する研究である．本研究によって，振動よりも速い速度で到達する微小な弾性波が計測された．これは，ガイド波の性質を有している可能性があり，引き続き研究を行い，波動伝搬特性を明らかにしていく．
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