| 研究課題/領域番号 |
17K06044
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| 研究機関 | 工学院大学 |
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研究代表者 |
小川 雅 工学院大学, 工学部, 助教 (90635236)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 逆問題 / X線回折 / 残留応力 / 固有ひずみ / 摩擦攪拌接合 / 非破壊 |
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| 研究実績の概要 |
平成３０年度には，X線回折を用いた部材全域の３次元残留応力分布推定法の推定精度の向上のため，固有ひずみの関数近似方法に着目をし，推定方法の改善策について提案するとともに，航空機用アルミニウム合金A7075の摩擦攪拌接合（FSW）平板に対して，新たに提案する方法と従来手法を適用した際の推定精度の違いについて考察を行った．
具体的には，これまで本手法による推定の際には，ロジスティック関数と呼ばれる関数を用いて求める固有ひずみの関数近似を行い，推定を行っていたが，推定に用いる関数形状の最適化までは行っていなかった．当該年度では，ロジスティック関数形状の最適化を図るために，関数形状を決定するパラメータを応答局面法により推定する方法の概念提案を行った．また，平成２９年度に取り組んだ摩擦攪拌接合材に対し，本提案手法により最適化した１本のロジスティック関数を用いて残留応力分布を推定し，部材裏面の推定残留応力と直接X線回折法により計測した実測値とを比較することにより，推定精度の評価を行った．
これまで，４本のロジスティック関数を使って推定を行っていたが，最適化した１本のみの関数を用いた場合においても，溶接線方向成分の残留応力においては，比較的精度よく推定することができた．しかしながら，溶接線垂直方向成分の残留応力分布においては，実測値に対して分布傾向が異なることから，複数のロジスティック関数を用いた方がよいことを明らかにした．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
平成３０年度では，手法の推定精度を向上させるため，推定に用いる関数形状を最適化する方法について提案を行い，実際の溶接平板に対して本提案手法を適用した．従来は複数のロジスティック関数を用いて推定していたが，当該年度においては，単一の関数に対してのみ最適化を行うこととなった．今後，従来と同じ４本のロジスティック関数を最適化し，その際の推定精度について，従来の残留応力の推定結果と比較する必要がある．
また，平成２９年度に入手した摩擦攪拌接合材とは異なる摩擦攪拌接合条件により施工した溶接平板を入手し，施工条件の違いと残留応力分布との関係を考察することを計画しているが，摩擦攪拌接合条件を決定するために，共同研究先であるイギリスのオックスフォード大学と打ち合わせを行った．その後，すぐに試験片を入手し，摩擦攪拌接合の依頼を行ったが，発注から納品まで数か月を要したため，新たな部材の計測を行うまでに至らなかった．
次年度においては，Ｘ線回折法による計測と本手法による残留応力分布の推定を行うことにより，接合条件の違いによる残留応力の傾向について考察することが重要な課題となる．
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| 今後の研究の推進方策 |
まず，平成３０年度に提案した，推定の際に近似に用いる関数形状を最適化する手法の有効性を検証するため，４本のロジスティック関数を最適化し，それらを用いた場合の残留応力の推定結果と従来用いてきた４本のロジスティック関数を用いた場合の推定精度を比較する．それにより，提案した推定手法の有効性の検証を行う．
また，平成３０年度に入手した摩擦攪拌接合材に対してＸ線回折法による表面ひずみ計測を行い，本手法を適用することにより残留応力分布の推定を行う．この摩擦攪拌接合材は，平成２９年度に入手した摩擦攪拌接合材とは異なる接合条件により製作しており，摩擦攪拌接合条件の違いによる残留応力分布の変化について考察を行う．
さらに，平成３０年度に入手した摩擦攪拌接合材に対しても，ロジスティック関数を最適化する逆問題解析手法を適用することにより，提案する関数の最適化手法の汎用性，すなわちどの試験片に対しても有効であるかどうかについて検証を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成３０年度は，本研究の計測で必要な可搬型Ｘ線回折装置の必要機材の購入と，様々な摩擦攪拌接合条件に対する残留応力分布を評価するにあたり，接合部材を入手する必要があり，多くの額を必要とした．とりわけ，摩擦攪拌接合における接合条件の決定には，比較的長い時間と費用を要すると考えていたが，平成２９年度に取得した摩擦攪拌接合材料製作時の接合条件を参考に，接合条件を決定することができたため，それほど多くの費用がかからなかった．
また，共同研究先であるオックスフォード大学のKorsunsky教授との打ち合わせ行うことを考えていたが，実際には，ベルギーで開催された国際会議において，先方と打ち合わせをすることができたため，時間と費用を節約することができた．
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| 備考 |
科研費の課題内容を紹介するページを作成しました．上記はその一部となります．
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