| 研究課題/領域番号 |
21K03781
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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 | 岡山理科大学 |
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研究代表者 |
清水 一郎 岡山理科大学, 工学部, 教授 (10263625)
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| 研究分担者 |
竹元 嘉利 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (60216942)
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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: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | マグネシウム合金 / ２Ｄセル状構造体 / 塑性変形 / 機械材料 / 力学的性質 / 変形双晶 / ひずみ勾配 / 静水圧依存性 / セル構造体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
マグネシウム合金では，成形加工などの塑性変形を用いた製品化に際して変形双晶が活動し，他の金属にはみられない特異な力学的挙動が現れる．実用的なマグネシウム合金構造体の設計には，このような力学的性質の特異性を正しく把握することが必要不可欠である．そこで本研究では，種々の力学的試験法を駆使して，マグネシウム合金が示す特異な力学的性質を定量的に表現するとともに，それらをシミュレーション解析手法に組み込むことにより，所望される機能を最大限に発揮できるマグネシウム合金２Ｄセル状構造体の最適設計手法の確立を目指す．
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| 研究成果の概要 |
本研究は，延性や剛性に乏しいマグネシウム合金の特異な力学的挙動を定量的に理解し，その知見に基づいて所望される機能を最大限に発現する２Ｄセル状構造体設計手法の確立を目指して実施した．AZ31マグネシウム合金を対象とし，塑性変形と成形限界の静水圧応力依存性や，集合組織が力学的特性に及ぼす影響について基盤となる知見を得た．続いて，２Ｄ単位セル形状評価に有用な，菱形試験片を用いた新たな引張り曲げ試験法を考案した．この試験法と有限要素法解析を援用することにより，変形能や剛性に優れた２Ｄセル形状の設計指針を得た．さらに，マグネシウム合金製２Ｄセルの応用としてオーセティック構造体への展開可能性を示した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
マグネシウム合金は軽量かつ高比強度で生体適合性に優れる一方，特定の方位関係で活動する変形双晶とも相まって延性や剛性に乏しい短所を有する．近年，その２Ｄセル状構造体には医療機器等への応用が期待されているが，所望機能を発現させるためのセル形状設計指針は未解明である．本研究では，２Ｄセル状構造体の定量評価を可能にする新たな試験法を提案し，有限要素法解析を援用して有用性を示した．また，その試験法を用いて力学的特性を向上させる設計指針を見出した．これらの成果は，マグネシウム合金製２Ｄセル状構造体の最適設計に寄与するとともに，社会的にはセル構造を活かした医療機器等の性能向上に貢献するものと期待される．
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