| 研究課題/領域番号 |
21K14050
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 久留米工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
佐々木 大輔 久留米工業高等専門学校, 材料システム工学科, 准教授 (50772498)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | 疲労 / 補修 / 温度分布 / 界面 / プラズマ焼結 / 金属微粒子 / 画像相関法 / ひずみ / 微粒子 / き裂 / パルス通電焼結 / 界面強度 / 疲労破壊 / 鋼 / 高サイクル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
建設後50年以上の構造物補修は現在急務となっている．そこで大規模な補修工事の猶予時間を設けるため，簡易補修方法の開発が望まれている．しかし，有用な既存の補修方法でも10cm程度の開いた疲労き裂補修が残された課題となっている．申請者は，これまでにパルス通電焼結と粉末粒子を融合させた補修方法「プラズマ・粒子法」を開発し研究を進めてきた．開発した方法で，大きく開いた疲労き裂の補修に成功し，き裂進展速度を3分の1まで減速させ，寿命を延命することに成功した．本研究では構造物の簡易延命手法の実用化に向けて，き裂/焼結体界面の最適設計と高サイクル疲労特性を解明・向上させる．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，プラズマ・粒子補修法の延命効果の向上を大きな目的とする．そのために，プラズマ粒子補修法を用いて補修を行い，保持時間や焼結温度を変化させた際の界面強度および破面形成，疲労寿命に及ぼす影響を実験と解析から調査した. 実験の結果，保持温度を高くすることで引張強度と破断のびが上昇することが確認された．補修時のき裂位置毎における温度・応力を可視化し，ボイド・析出物の応力依存性を解明した．最も微視的損傷が少ない補修温度を採用し補修を行なった結果，疲労寿命を伸ばすことに成功した．デジタル画像相関法と有限要素法を用いて補修された試験片のひずみ幅は小さくなることが明らかになった.
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
建設後50年以上の構造物補修は現在急務となっている．そこで大規模な補修工事の猶予時間を設けるため，簡易的疲労き裂補修方法の開発が望まれている．しかし，既存の補修方法では補修対象である10cm程度の疲労き裂補修が困難である．これまでに申請者は，低サイクル疲労寿命延命手法，パルス通電焼結体強度に関する研究に従事しており，二つを融合することで10cm程度の疲労き裂を補修し疲労寿命を延命する可能性を見出した．そこで本研究では，プラズマ粒子補修法の効果的な補修を行うため，特に焼結体とき裂面の界面剥離を抑制することで，補修効果を高くすることを試みた．
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