| 研究課題/領域番号 |
16K14504
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
岩本 剛 広島大学, 工学研究科, 准教授 (40274112)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 超高速材料試験 / テイラー式衝撃試験法 / 応力ーひずみ曲線 / 温度測定 |
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| 研究実績の概要 |
宇宙構造物が受ける超高速変形領域において，使用材料の応力，温度，ひずみ速度－ひずみ関係等の熱・強度特性を，一度の試験で連続的に測定し，そのひずみ速度依存性の非線形挙動をあらゆる材料を対象に解明できるよう，テイラー式衝撃試験法の拡張・一般化を試みる．テイラー式衝撃試験法を用いれば，毎秒１０の５乗の超高速度域における材料試験を簡単に実施可能であり，一度の試験でただ一点の応力，ひずみ，ひずみ速度関係が測定可能であるが，本手法での力学特性測定には，膨大な試験回数と低ひずみ域での測定が必要である．また，応力は運動量保存則を用いて理論的に算出されるため，適切な式の選択が必要である．本研究では，テイラー式衝撃試験法を一般化し，一度の試験により超高速域における材料の応力，温度，ひずみ速度－ひずみ関係を同時に得る方法を提案し，その有効性を商用コードを用いた有限要素解析等により検証する．
本目的達成のため，平成２９年度には，テイラー式衝撃試験法試験において重要な役割を担うサボを，破砕しない材料への置換について検討した．また，高速度カメラを使用し，時々刻々の画像から外力波形と併せて，応力－ひずみ曲線，ひずみ速度，温度－時間関係を一度の試験により得ることを試みた．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
無理のない計画と研究の遂行に特段問題がなかったことによる．
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| 今後の研究の推進方策 |
⑦有限要素法やデジタル画像相関法による測定値の妥当性検討
シミュレーションにおいて必要となる試験に用いた純アルミの材料特性を取得するため，準静的からSHPB法による衝撃圧縮試験を実施し，また，温度－応力関係も，当研究室保有の恒温槽による温度管理が可能な試験装置にて採取する．摩擦の影響を除去した後，適切な応力－ひずみ，ひずみ速度関係を記述できるモデルを仮定した上で，フィッテイングによりモデル中の各パラメータを決定する．その上で，商用コードを用いて有限要素モデルを作成し，適切な境界条件の上で，全ての実験を計算機中で表現する．一方で，デジタル画像相関法によるひずみ場の測定も実施し，測定値の妥当性を検証する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
高速度カメラの賃借が，提供元の好意で定額に抑えることが可能となったことに加えて，サボを金属製に変更しなくても，試験片とサボの分離だけで目的が達成可能であったことによる．
使用計画は，温度測定の際に必要な補助的消耗品や赤外線検出装置に必要な冷媒に支出を予定している．
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