| 研究課題/領域番号 |
21H01221
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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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 | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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研究代表者 |
山田 浩之 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (80582907)
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| 研究分担者 |
洞出 光洋 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (30583116)
小笠原 永久 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (60262408)
樋口 理宏 金沢大学, フロンティア工学系, 准教授 (50455185)
坂井 建宣 埼玉大学, 理工学研究科, 教授 (10516222)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | インデンテーション試験 / 高分子材料 / ひずみ速度 / ひずみゲージ / 有限要素解析 / MEMS / ひずみ速度依存性 / 温度依存性 / 高密度ポリエチレン / 分子動力学 / マルチレイヤーインデンテーション / MEMS半導体ひずみゲージ / マルチレイヤーインデンテーション法 / 動的 / 衝撃 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
力学特性を原子/分子レベルの構造とその挙動を考慮したミクロな視点から明らかにするマルチスケール材料力学が盛んに研究されているが，ミクロな結果が実験で得られるマクロな結果に直結できない課題がある。そこで，高分子材料の変形過程が各測定スケールの階層（レイヤー）に依存することを利用する。超高時間分解能を有するMEMS半導体ひずみゲージの新開発，2段インデンターによる変形量ジャンプ試験などのインデンテーション技術とともに，分子動力学とその粗視化を通じて，変形レイヤーのワンパス横断によりミクロからマクロの力学特性を連続的に評価できる新技術【マルチレイヤーインデンテーション法】を開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，高分子材料の変形過程が各測定スケールの階層（レイヤーと定義）に依存することを利用し，高時間分解能を有するMEMS半導体ひずみゲージの新開発，変形場が広がるインデンテーション技術とともに，変形レイヤーのワンパス横断によりミクロからマクロの力学特性を評価できるマルチレイヤーインデンテーション法の開発を目指した．高密度ポリエチレンの圧縮特性に及ぼすひずみ速度の影響を明らかにし，開発した高速インデンテーション試験装置を利用することで，圧子押込み時の高密度ポリエチレンの微視構造のその場観察により，マルチレイヤーインデンテーション試験への展開が可能である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
社会で幅広く使用されている高分子材料の1つである高密度ポリエチレンの圧縮特性のひずみ速度依存性を明らかにした．また，これまでにないひずみ測定が可能な，MEMS半導体ひずみゲージの設計が完了した．さらに，その場観察が可能な高速インデンテーション試験装置を開発した．これらを統合することで，材料のミクロな変形とマクロな変形を結びつけるマルチスケール材料力学への展開が可能となった。．
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