| 研究課題/領域番号 |
22K14151
|
|---|
| 研究種目 |
若手研究
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 審査区分 |
小区分18010:材料力学および機械材料関連
|
|---|
| 研究機関 | 青山学院大学 |
|---|
研究代表者 |
蓮沼 将太 青山学院大学, 理工学部, 准教授 (50709764)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
|
|---|
| キーワード | 水素 / 疲労 / き裂発生 / 転位 / 疲労き裂発生 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
再生可能エネルギーの活用のために，燃料電池自動車や風力発電などに注目が集まっている．これらの機器において問題になるのは，超高サイクル疲労強度に及ぼす水素の影響である．水素により疲労き裂発生寿命は低下するが，そのメカニズムは解明されていない．本研究では，HELP(水素助長局所塑性変形)理論に基づき水素の影響をモデル化することで，疲労き裂発生に及ぼす水素の影響を解明することを目的とする．分子動力学法と水素拡散解析を行い，転位に及ぼす水素の影響をモデル化し，転位動力学法に導入する．それを用いて疲労き裂発生解析を行う．解析結果を実験と比較することで，疲労き裂発生に及ぼす水素の影響の解明に挑む．
|
| 研究成果の概要 |
本研究では，HELP(水素助長局所塑性変形)理論に基づき水素の影響をモデル化することで，アルミニウム合金の疲労き裂発生に及ぼす水素の影響を解明することを目的とした．本研究では，(1)2次元疲労き裂発生シミュレーションと(2)3次元静的引張解析を行った．(1)では，水素による「転位間相互作用の減少」と「転位の易動度の増加」をモデル化し，2次元転位動力学法に導入した．水素によって疲労き裂発生が加速することが明らかになった．(2)では，3次元転位動力学法に水素による「転位の易動度の増加」を導入た．水素が増加するほど0.2%耐力は減少するが，水素量が一定以上になると減少は飽和することが明らかになった．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
再生可能エネルギーの活用のために，燃料電池自動車や風力発電などに注目が集まっている．これらの機器において問題になるのは，超高サイクル疲労強度に及ぼす水素の影響である．水素により疲労き裂発生寿命は低下するが，そのメカニズムは解明されていない．本研究では，HELP機構，特に水素による転位の易動度の増加により疲労亀裂発生が加速することが明らかとなった．また，水素の影響を導入した三次元転位動力学法により，水素による降伏応力の低下を定量的に予測できる可能性が示された．以上のことにより，本研究の成果は燃料電池自動車や風力発電の安全に貢献する．
|
