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2020 年度 実績報告書

応力波伝播条件の構造的制御によるスペースデブリ衝突損傷の制御・抑制

研究課題

研究課題/領域番号 18K04561
研究機関熊本大学

研究代表者

川合 伸明  熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (60431988)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード超高速衝突 / 高速度可視化計測 / 応力波伝播 / 衝撃損傷
研究実績の概要

悪化し続けるスペースデブリ環境を背景に、宇宙機のデブリ衝突に対する損傷軽減化の重要性は増している。しかしながら、現状、デブリ衝突への耐性は構成材料の機械的性質に頼るのみである。そのような状況に対し、本研究課題では、応力波の多重反射に伴い進展する超高速衝突損傷に対して、応力波の反射条件を制御することにより、衝突損傷を制御・抑制する方法論を提案することを目的とし研究を推進している。本研究課題においては、超高速衝突損傷機構を理解することが最も本質的であり重要なことである。そのため、ここまで超高速衝突にともない被衝突体内部に生じる応力波伝播過程および損傷形成・進展の実時間可視化計測手法の確立に取り組んできた。前年度までの研究活動により、偏光シャドウグラフ法および散乱光撮影法の併用による応力場伝播および損傷進展の実時間可視化計測法を確立したことを受け、本年度においては異種界面の存在が超高速衝突損傷の形成過程に与える影響の評価を目的に実験を実施した。脆性的な透明ポリマーであるアクリルと、延性的な透明ポリマーであるポリカーネートを弾道軸上に重ね合わせたターゲットに対して超高速衝突実験行い、異種界面の存在により応力場伝播および損傷進展の挙動が変化する様子を可視化計測することに成功した。実験の結果、ポリカーボネート部分における損傷形状は,異種界面の有無による影響が確認されなかったことに対し、PMMA部分においては,異種界面付近において損傷が拡大する様子が確認された。この界面の存在によるPMMAの損傷拡大に関して、応力場および損傷進展の可視化画像を比較した結果、応力波と界面の干渉が、界面付近におけるPMMAの損傷拡大に寄与しているわけではなく,衝突体の界面部における貫入過程においてPMMAの損傷拡大に寄与する現象が生じていることが示された。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] In-situ observation of damage evolution in polycarbonate subjected to hypervelocity impact2020

    • 著者名/発表者名
      Kawai Nobuaki、Nagano Mikio、Hasegawa Sunao、Sato Eiichi
    • 雑誌名

      International Journal of Impact Engineering

      巻: 142 ページ: 103584

    • DOI

      10.1016/j.ijimpeng.2020.103584

    • 査読あり
  • [学会発表] 透明材料を用いた超高速衝突に伴う応力場伝播および 損傷進展の可視化計測2021

    • 著者名/発表者名
      川合伸明、末永恭太郎、上村朋、長谷川直
    • 学会等名
      2020年度衝撃波シンポジウム
  • [学会発表] 透明材料における超高速衝突損傷進展の実時間可視化計測2021

    • 著者名/発表者名
      川合伸明、末永恭太郎、上村朋、長谷川直
    • 学会等名
      令和2年度宇宙科学に関する室内実験シンポジウム
  • [学会発表] ガラス材料への超高速衝突における応力場伝播過程の実時間可視化計測2020

    • 著者名/発表者名
      川合伸明、富崎竜司、淵野祥伍、長谷川直
    • 学会等名
      第13回材料の衝撃問題シンポジウム

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公開日: 2021-12-27  

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