| 研究課題/領域番号 |
16K05984
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
楳田 努 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60305646)
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| 研究期間 (年度) |
2016-10-21 – 2020-03-31
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| キーワード | 引張型ホプキンソン棒法試験機 / DIC法 / ひずみ速度依存性 / 試験片形状・寸法 |
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| 研究実績の概要 |
当初の研究実施計画から遅れている。研究目的に沿って進めているが、高速度カメラに要求される性能が想定よりも厳しい等の理由で、予定通りに進んでいない。
（１）引張型ホプキンソン棒法試験機、平板試験片、高速度カメラの準備：平成29年度（2017年度）までに準備した試験機本体、高速度カメラ、検証用の検力部付き平板試験片を用いて、引き続きDIC法による測定を検討中（2019年度も継続）。これまでメーカーからも高性能デモ機を何機種か貸してもらい試したが、高速度撮影でごく低解像度になる問題の低減は難しく、撮影条件次第では映像に原因不明のちらつきが生じるなど、算出ひずみデータに現れるノイズが無視できなかった。高速度撮影で露光時間が短く画像が暗くなる問題は近接撮影用LEDランプを導入して解決した。試験機本体、試験片取付用アタッチメントの改善も行ってきたが、試し打ちをした映像で入力棒側の試験片端に原因不明の動揺が見られたため、応力棒の横揺れを抑制する治具の導入を考えている。
（２）DIC法プログラミング：準静的引張による検証試験を行い、十分な解像度が確保できる場合は計測できている。高速度撮影の場合、低解像度の問題を解決するため、高解像度化、評価手法の変更などを検討している（2019年度も継続）。平成30年度はフリーソフト（独GOM社 GOM Correlate）で処理した結果とも比較して妥当性を確認した。
（３）数値計算による試験片形状・寸法の検討（平成29年度から）：鋼・樹脂材について、引張試験を実施して材料モデルを構築し、DIC法と比較する計算モデル構築の検討を引き続き行った（2019年度も継続）。
（１）の遅れのため、（３）の比較・検証はこれからとなる。研究発表については、指導した学生が、国際学会と日本機械学会 関西学生会 学生卒業研究発表講演会において、同テーマに関連した講演発表を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
4: 遅れている
理由
当初の研究実施計画では、平成29年度にやり残した実施項目を遂行した後、マグネシウム、ジュラルミン等の非鉄金属材料に対して提案手法による試験を実施する予定だった。平成28年度10月末から研究開始だったため遅れている分もあるが、高速度カメラに要求される性能や試験片の固定方法などについて十分に見定められていなかった。
ホプキンソン棒法にDIC法を適用した先行研究の例はあるので十分に可能だと考えているが、現状では、試した高速度カメラのμsオーダのサンプリング間隔における解像度は十分でないように思われる。引き続き、高速度カメラのメーカーに上位機種のデモ機の貸出を依頼して解決に努める。また、十分な解像度があればDIC法プログラムは処理できており、高速度撮影時の問題を解決するため、H30年度から引き続き、高解像度化、評価手法の変更など検討を進める。
数値計算は平成29年度から開始し、材料モデル構築のための引張試験の実施、計算モデルの構築がある程度進んでいるものの、DIC法による測定で満足できる結果が得られるまで、比較・検証を実施できない状況にある。
問題に対応できるよう、引き続き本研究テーマに学生を付け、実験を中心に進めてもらう。数値計算に使用する陽解法FEMプログラムLS-DYNAも引き続きレンタル契約した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度（2018年度）までにやり残した実施項目を遂行し、当初計画していた2019年度の実施内容もできるだけ進める。樹脂材料〔ポリ乳酸、PC、PC/ABS、PA、等〕に対して提案手法による試験を実施する。ただし、応力棒が鋼材の場合、樹脂材料の発生応力が小さいので応力棒に貼付したひずみゲージからの出力電圧も小さく、SN比が小さくなる。良好な測定精度を実現するため、ジュラルミン（A7075）等の低弾性率材料の応力棒に変更する、試験片の平行部幅、厚さを大きくする、等の必要な対応を行う。その他の基本方針は非鉄金属材料に対するものと同様とする。2019年度後半に、それまでの得られた研究成果をまとめる。
各年度に得られた成果は、その都度、国内外の専門誌に論文を投稿するか、国内外の学会、ホームページ等で発表する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成30年度（2018年度）までに実施を予定していた試験を持ち越したため、その試験片の購入も次年度に持ち越した。
また、予定にはなかったが、実験の問題点を改善するため応力棒の横揺れを抑制する治具の導入も考えており、助成金の金額内で再配分することを考えている。
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