| 研究課題/領域番号 |
18H05337
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
川畑 友弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50746815)
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| 研究分担者 |
高嶋 康人 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (50397692)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| キーワード | 脆性亀裂伝播 / アレスト / 破壊力学 / 鉄鋼材料 / 船舶安全性 |
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| 研究実績の概要 |
世界の物流を支えるコンテナ船では脆性き裂の発生のみならず一旦伝播したき裂を短い距離の間に伝播を停止させる脆性き裂伝播特性が求められる。同特性は材料靭性を高めることで対処されているが、現状TMCP法の限界まで厚肉化が進んでおり、さらなる大型化の要望に応えるためには、現状技術延長では材料コストが極端に高騰し実現が難しい。この問題点を打破すべく逆転の発想とも言うべき新しい安全性向上方策を提案するための２項目の基礎的破壊力学検討に挑戦している。
2018年度はまず、「①き裂分岐促進による高靭化（→き裂を入りやすくする部位を故意に設ける）」 の観点を支配する力学因子を探求するため、実験の取り扱いが容易な樹脂材料（ＰＭＭＡ、ポリカーボネート）を用いて曲げ・引張負荷形式の相違が亀裂分岐現象に及ぼす影響を調査した。特に破面に関する丁寧な観察を実施することにより、特定の応力多軸度場において亀裂のマクロブランチが促進されるとの知見を得ることができた。また、マクロ分岐の前駆現象をとらえるためには破面粗さを正確に数値化する技術が必要であるが、本用途に適したレーザ顕微鏡を導入し準備を整えた。
また、「②サイドリガメント効果最大化のためのディンプル加工（→応力分布を故意に設ける）」については、数値解析による事前検討を終え、適切なディンプル加工により、亀裂の駆動力を低減させる可能性があることを突き止めた。亀裂が直進する条件が必要であり、計算だけでは不明な点も多い。また、実験供試材を作成し体制を整えた。
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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
掲げている二つの研究項目について進捗は順調であると判断できる。
特に①についての樹脂材料における研究成果は顕著であり、今後国際会議での発表およびトップジャーナルへの投稿を予定しているなど、学術的にも高い価値を有する成果を得たと考えている。しかしながら今後の鉄鋼材料への本知見の適用および実験的確認については多くのハードルもあり、しっかりと取り組んでいく必要がある。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の研究計画通りに進めていく。
①鉄鋼材料において同様の実験を行い、マクロ分岐がもたらされる力学条件を明らかにする。昨年度は樹脂材料を用いた実験を行い、特に応力多軸度に着目した整理を行ったが、今年は加えて駆動力と靭性の関係（比）についてもパラメータとして考慮した検討を行っていく。実施した試験片の破面は都度観察し、粗さの定量化を行う。最終的には諸条件の分岐に及ぼす影響を体系化していきたい。
②本年度は実際にディンプル加工を行ったESSO試験を実施し、数値解析の正しさを証明していきたい。
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