| 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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| 研究成果の概要 |
溶接における凝固割れ挙動をより正確に理解するため，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，その割れ発生を直接観察し，割れ発生ひずみを評価した．凝固割れ発生の境界条件を明確にし，その発生クライテリアを数値計算から算出するに至った．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ため，溶接施工条件に依存した溶接金属組織形成の再現を試み，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．数値計算のみならず実溶接施工における溶接金属組織形態変化を実験的に捉え，これらの実験と解析の両結果の比較から施工条件→凝固組織が予測可能であることを明らかとした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
凝固割れ発生のクライテリアについては様々な指標が提案されているが，ひずみを正確に評価された例が少ない中で，本研究において割れ発生ひずみを理論モデル化し，数値計算結果として導出することが可能となった．加えて，溶接施工時の溶接金属形状予測に対して熱弾塑性解析や熱流体解析を駆使する検討がなされている中で，その溶接金属内の組織形成を熱流体解析と結晶成長モデルを連成させることで溶接金属組織形成予測が可能となった．これらの凝固割れ発生に強く影響を与える因子を解析的アプローチにより導出可能となったことは溶接凝固割れ現象の体系化に向けて有意義であると考えられる．
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