水中衝撃波を利用した爆発圧着法の界面現象の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13750680
• 研究種目: 奨励研究(A)
• 研究機関: 八代工業高等専門学校
• 研究代表者: 井山 裕文 八代工業高等専門学校, 助手 (40300660)
• キーワード: 爆発圧着法 / 水中衝撃波 / 界面 / ラグランジュ座標 / 有限差分法

研究概要

本研究では、水中衝撃波を利用した爆発圧着法について、飛翔板と母材の接合メカニズムを数値解析を用いて解明することを目的としている。現在、数値解析法の確立のため、計算コードの作成、改良を行っている。本解析方法は、爆薬の水中爆ごう現象から、それにより発生する水中衝撃波の伝播過程とその圧力作用による飛翔板の変形および飛翔板と母材の衝突過程までを一貫して解析することができ、部材内部の静水圧、応力、ひずみの状態等の解析結果より現実的な表現で理論的解明ができるものである。現在はこの飛翔板と母材の衝突問題までのシミュレーションが可能になつている。その結果として、3つの論文を公表している。ここでは、目的とするような現象を解明するにあたって、本解析方法が妥当であるか評価するために、一枚の金属板が水中衝撃波により、如何なる速度で加速され変形するか、その変形過程において高速度カメラを用いた写真観測実験と解析結果の照合を行った。その結果、両者の結果においてよい一致が見られ、本解析方法を用いることが妥当であることが示された。更に初期のセットアップ条件の代表的なパラメータである、爆薬と飛翔板の距離およびその傾斜角、飛翔板と母材の間隙を変化させたとき、飛翔板と母材の衝突過程にどのような影響を及ぼすか、数値解析によって明らかにされた。また、金属板の多層爆発圧着法についても数値シミュレーションを試みた。これらの接合界面の境界条件は、飛翔板が母材と衝突すると、そのまま飛翔板側の格子点は母材側の面に密着したままの状態でその界面に沿ってすべるという条件で解析を行っている。現段階では、この接合部において、格子要素の内部エネルギーより上昇温度の計算を行う手法を取り入れようとしている。その影響を解明する手法が確立できれば、接合界面における材料の変形挙動の解明において、更なる進歩を遂げることが考えられる。

研究成果

• [文献書誌] 伊東繁, 井山裕文, 藤田昌大, 外本和幸, 吉良章夫: "水中衝撃波を用いた爆発圧着法に関する研究(第1報)・水中衝撃波による飛翔板の加速および変形について"火薬学会誌. 第62巻第4冊. 194-200 (2001)
• [文献書誌] Hirofumi Iyama, Akio Kira, Masahiro Fujita, Shiro Kubota, Kazuyuki Hokamoto, Shigeru Itoh: "An Investigation on Underwater Explosive Bonding Process"Thans. ASME, Journal of Pressure Vessel and Piping Technology. Vol.123 No.4. 486-492 (2001)
• [文献書誌] Hirofumi Iyama, Akio Kira, Masahiro Fujita, Kazuyuki Hokamoto, Shigeru Itoh: "Numerical Simulation of Multi Layer Explosive Welding Using Underwater Shock Wave"Impact Engineering and Application, Proceedings of the 4^<th> International Symposium on Impact Engineering. vol.2. 957-962 (2001)