| 研究課題/領域番号 |
21K03767
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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 | 茨城大学 |
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研究代表者 |
森 孝太郎 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (40712740)
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| 研究分担者 |
成田 史生 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (10312604)
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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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
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| キーワード | 磁歪材料 / センサ特性 / 締結体 / 磁歪複合材料 / 締結特性 / センサ / ネジ / 複合材料 / 電磁力学特性 / センシング / 材料力学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，軽量，高強度かつ力に対する感知機能を有する磁歪複合材料製のネジの開発を目的に，磁歪複合材料製ネジの感知・締結特性を理論的・実験的に解明するものである．そのために磁歪複合材料製ネジに関して，①作製，②特性評価，③応用の3段階について実施・検討していく．最終的には，感知・締結特性だけでなく，振動・衝撃による発電特性を有し，大量に配置することを前提とした，多機能なネジ型デバイスの設計理論・技術の確立を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，力に対する感知機能を有する磁歪複合材料製のネジ型デバイスの設計・開発を目的とし，感知・締結特性を解明するものである．本研究では以下の知見が得られた．①磁歪複合材料製ネジにおいて，作製時に磁歪繊維に予荷重（伸び・ねじり）を負荷あるいは磁場の印加により感知特性が向上し，その組み合わせによってさらなる特性の向上が可能であることを発見した．また，締結時の外部磁場でも感知特性が向上し，作製時の条件と合わせて最適な条件が存在することを発見した．②磁歪材料製ワッシャーにより通常のネジに対しても磁化変化を利用した非接触でのネジ内部の軸力評価が可能であることを確認した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究は，軽量，高強度かつ力に対する感知機能を有する磁歪複合材料製ネジの作製を行い，感知・締結特性を理論および実験の両面から評価し，特性向上を目指したものである．磁歪複合材料製ネジは，磁束密度変化と軸力が対応しており，作製条件や外部の磁場により感知特性が大きく変化することがわかった．また，磁歪材料製ワッシャーでもネジの軸力の評価が可能であることが確認できた．以上より，磁歪材料を用いることにより，非接触かつ簡便にネジ内部の軸力評価が可能で，環境に合わせて作製することが可能であることが示された．また，本研究で得られた知見は，IoTや構造ヘルスモニタリングを実施する上で大いに有用となる．
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