| 研究課題/領域番号 |
22K14512
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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26050:材料加工および組織制御関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山下 正太郎 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40805107)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | 溶接 / 凝固割れ / 限界ひずみ / 数値計算 / 凝固組織予測 / ステンレス鋼 / モデル / 高温割れ / 発生予測 / モデル化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
溶接時に生じる凝固割れは，溶接直後に生じる重大欠陥であり，その防止対策は生産現場における喫緊の課題である．ステンレス鋼，Ni基合金などにおいて凝固割れ発生が問題となるが，凝固割れの抑制・防止は，今後のエネルギー安定供給における重大課題と考えられる．
本研究は，実溶接施工に近い状態を再現することで凝固割れを実験的に発生させ，その発生挙動を直接観察し，より実現象に近いモデルを構築することを目的とする．実現象に近似されたモデルを構築し，より高度に理解することで，凝固割れの抜本的な対策指針を構築することを目指す．構築された凝固割れモデルから対策指針を数値解析で探索し，その効果の実験的立証を試みる．
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| 研究実績の概要 |
溶接凝固割れ発生メカニズムの統一見解に向けて研究を遂行した.凝固割れ現象をより精緻に理解するためには実溶接施工にできる限り近似された状態で凝固割れを発生させて，その発生を直接観察し，割れ発生ひずみを評価する必要があった.そこで，凝固割れの直接観察を実施し，その凝固割れ発生ひずみの直接観察・計測に至った，凝固割れ発生ひずみは，液相率が高い場合(凝固率が低い)に高い値を示し，そこから液相率が低下するに従って(凝固率が高い場合)低下する傾向を示すことが実験的に明らかになった.凝固過程の残留液膜の状態予測のためR-D-Gモデルを凝固偏析計算に連成させることで，溶接凝固中の残留液膜分離の限界値を算出することに成功した.理論モデルにより計算された延性値は，実験により得られた凝固割れ発生ひずみと同様の傾向を示したことから，凝固割れ発生メカニズムの統一見解を導くための知見の取得に成功した. また凝固割れが，溶接施工条件と凝固組織形成の仕方に依存することが知られている．これに対して，溶接施工条件に依存した溶接金属形成の再現を試み，その情報に基づき溶接金属凝固組織の形態を数値計算上で再現した（熱流体解析とモンテカルロ法を活用した）．数値計算のみならず実施工を模擬した実験も同時に行い，これらの実験と解析の両結果の相関性から施工条件→凝固組織の予測が可能であることが示唆された．このことから，溶接施工条件と凝固割れ発生の関係解明に至った．
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