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2018 年度 実績報告書

中性子デバイリングを利用したエリアディテクタ式中性子残留応力測定機構の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K14145
研究機関金沢大学

研究代表者

佐々木 敏彦  金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)

研究分担者 三井 真吾  金沢大学, 人間科学系, 特任助教 (10714438)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード中性子 / 残留応力 / イメージングプレート / cosα法
研究実績の概要

中性子(または、放射光、X線)の照射によりサンプルから発生するデバイリングをIP等の二次元検出器で計測し,新データ解析理論である「cosα法」を一般化した二次元検出器方式による三軸応力解析理論を適用して応力を決定する新しい中性子応力測定技術の構築に向けて検討した。本方式は,表面側から中性子等のビームをサンプルに入射して、サンプル内部の結晶格子との干渉によって発生する回折線(デバイリング)を二次元的に計測し、その全周の半径(回折ピーク位置とデバイリングの中心との距離)の情報を精密に分析することで、全三軸応力成分を決定するものである。本方法の特長として、これまで困難であった測定試料の幅や奥行きの寸法に関する制約がなくなり,大型試料にも適用できるようになる点である。また,二次元検出したデバイリングの全周から一度に360個以上の格子歪が得られ,これらから計算される新パラメータはcosαに対して直線的になる。そして、その傾きから応力が得られるため,d0値(無応力時の格子面間隔)の扱いが大幅に緩和できる.この点は、現在普及しているX線によるcosα法の特長と類似する。さらに,円形溝付きスリットによりゲージ体積の制限が可能にでき,応力の深さ分布も得られる.このような高い実用性を持つ中性子残留応力測定法を実現することが本研究の目的である.一方、以上の技術を実現するためには、デバイリングを正確に計測することや、それを精密に分析してデバイリング半径を全周に渡り精度よく決定しなければならない。また、中性子の場合にはX線に比べて約1000倍近いサンプル内部への侵入深さの影響も無視できない。こうした課題について代表者のこれまでの研究成果を考慮して検討を進めた。本研究により、中性子に留まらず産業分野に貢献可能な実験室X線を用いた場合の残留応力測定の進展にも貢献する成果が得られた。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 5件)

  • [雑誌論文] 大型鍛鋼品の偏析部がX線応力測定に与える影響2019

    • 著者名/発表者名
      松田 真理子、兜森 達彦、高枩 弘行、髙島 一郎、佐々木 敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 ページ: 285-291

    • DOI

      https://doi.org/10.2472/jsms.68.285

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 固有ひずみ理論に基づく有限要素法による冷間加工部の残留応力予測におけるX線回折半価幅の有効性2019

    • 著者名/発表者名
      松田 真理子、沖田 圭介、中川 知和、佐々木 敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 68 ページ: 332-337

    • DOI

      https://doi.org/10.2472/jsms.68.332

    • 査読あり
  • [雑誌論文] X線回折環分析装置によるピーリング損傷の評価2018

    • 著者名/発表者名
      嘉村直哉、藤田工、佐々木敏彦
    • 雑誌名

      材料

      巻: 67 ページ: 694-699

    • DOI

      https://doi.org/10.2472/jsms.67.694

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Study on application of a monolithic SOI pixel detector to residual stress measurement using X-rays2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki, S. Mitsui, M. Shinya, K. Yanagi, R. Nishimura, T. Miyoshi, Y. Arai
    • 雑誌名

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research

      巻: 924 ページ: 452-456

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.07.084

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development of Debye-ring measurement system using SOI pixel detector2018

    • 著者名/発表者名
      S. Mitsui, T. Sasaki, Y. Arai, T. Miyoshi, R. Nishimura
    • 雑誌名

      Nuclear Inst. and Methods in Physics Research

      巻: 924 ページ: 441-447

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.nima.2018.09.147

    • 査読あり
  • [学会発表] 一体型SOIピクセル検出器による残留応力分布の超高速測定技術2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成30年度第2回残留ひずみ・応力解析研究会
    • 招待講演
  • [学会発表] 最新のX線応力測定技術 -小型・リアルタイム化による現場適用の動向-2019

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      国際連携 溶接計算科学研究拠点主催 第12回講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] 高感度X線検出器を利用した機械構造物の高速診断技術2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] cosα法の最新の適用事例2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成30年度第2回cosα法方式X線残留応力測定法研究会
  • [学会発表] 最新X線技術を利用した機械構造物の診断技術2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      石川県次世代産業育成講座・新技術セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] TRI-AXIAL RESIDUAL STRESS ANALYSIS OF RAILWAY RAIL USING TWO-DIMENSIONAL X-RAY DIFFRACTION METHOD2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki
    • 学会等名
      the 11th International Conference on Contact Mechanics and Wear of Rail/Wheel Systems (CM2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] 各種の鋼材に対するcosα法の応力測定精度の比較2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦
    • 学会等名
      平成30年度第2回cosα法方式X線残留応力測定法研究会
  • [学会発表] Evaluation of railway rails suffered from rolling contact fatigue using X-ray cos-alpha method2018

    • 著者名/発表者名
      T. Sasaki
    • 学会等名
      International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 二次元X線検出器を用いた深さ方向の応力勾配の評価2018

    • 著者名/発表者名
      佐々木敏彦、三井真吾、柳嘉代子、新谷正義
    • 学会等名
      日本非破壊検査協会 平成30年度総合シンポジウム

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公開日: 2019-12-27  

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