• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2012 年度 実績報告書

ナノ多層化超伝導複合材料の負荷応力下での層識別応力状態評価と超伝導臨界電流解析

研究課題

研究課題/領域番号 22360281
研究機関京都大学

研究代表者

落合 庄治郎  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 名誉教授 (30111925)

研究分担者 奥田 浩司  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50214060)
研究期間 (年度) 2010-04-01 – 2013-03-31
キーワード超伝導テープ / エックス線回折 / ひずみ / 応力 / クラック / 応力状態測定システム / 超伝導臨界電流 / モデル解析
研究概要

超伝導テープには、冷却時の構成材間の線膨張率差に起因する残留応力、超伝導磁石作製時にコイルに捲く際の曲げ応力、作動時の電流・磁場で誘起されるローレンツ力などさまざまな応力がかかる。応力が高くなると超伝導相に損傷が生じ、臨界電流・臨界温度・上部臨界磁場などの超伝導特性が低下する。そのため、超伝導複合テープを汎用工業材料として実用化するための特性および信頼性設計には、各要素の応力場における力学応答特性と、応力状態が超伝導特性や破壊特性に及ぼす影響を定量的に解明する必要があり、その手法の開発が要望されている。今年度は、X線異常分散を利用した構成各層の力学応答の非破壊評価手法の構築、および、変形・破壊挙動と超伝導特性の相関を記述できるモデリング・シミュレーション手法の開発を行った。
層識別X線回折法による超伝導層のひずみ測定研究では、SPring8のビームライン46XUに材料種別に応じた治具・部品を工夫して装着し、異常散乱を利用して層識別することで、コーテッド系・フィラメント系の両方を測定できるようにした。この手法をDyBCOコーテッドコンダクターに適用し、DyBCO層のひずみは初期段階ではテープ全体のひずみに対応して増加すること、さらに負荷ひずみを増加させると、DyBCO層は多重クラッキングによりほぼ一定値を示すこと、この現象は複合材の破壊研究で見出された多重破壊理論で説明できることを明らかにした。
変形・破壊挙動と超伝導特性の相関のモデリング・シミュレーション手法の開発研究では、引張負荷応力下のフィラメント型・コーテッド型の両コンダクターにおける集合クラックが臨界電流およびn値に及ぼす影響のモデル化し実証した。また、臨界電流の不可逆ひずみ分布関数の導出し検証した。さらに、引張変形と曲げ変形におけるn値と臨界電流の関係をモデル化して定量的に実験結果を再現した。

現在までの達成度 (区分)
理由

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Influence of Copper Volume Fraction on Tensile Strain/Stress Tolerances of Critical Current in a Copper-plated DyBCO-coated Conductor2013

    • 著者名/発表者名
      S. Ochiai, H. Okuda, T. Arai, 他 3名
    • 雑誌名

      Mater. Trans

      巻: 54 ページ: 269-275

    • DOI

      DOI:10.2320/matertrans.MBW201201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Evidence of High Strain Tolerance on Critical Current of DI-BSCCO Tapes Fabricated by Means of the Pre-tensioned Lamination Technique2013

    • 著者名/発表者名
      K. Osamura, S. Machiya, S. Ochiai,他3名
    • 雑誌名

      Superconductor Science and Technology

      巻: 26 ページ: 045012(5頁)

    • DOI

      DOI:10.1088/0953-2048/26/4/045012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 引張負荷応力で生じた局所クラックが銅被覆DyBCOコーテッドコンダクターの超伝導特性に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      落合庄治郎, 奥田浩司,他3名
    • 雑誌名

      日本銅学会誌「銅と銅合金」

      巻: 52 ページ: 印刷中

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of the Correlation between n-value and Critical Current in Bent Multifilamentary Bi2223 Composite Tape Based on Damage Evolution Model2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ochiai, H. Okuda, M. Fujimoto, J.-K. Shin, M. Sugano, M. Hojo, K. Osamura, S. S. Oh and D. W. Ha
    • 雑誌名

      Supercon. Sci. Technol

      巻: 25 ページ: 054016

    • DOI

      DOI:10.1088/0953-2048/25/5/054016

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relation of Shunting Current at Cracked Part to Critical Current and n-value in Multifilamentary Bi2223 Composite Tape2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ochiai, H. Okuda, M. Sugano, 他
    • 雑誌名

      Mater. Trans

      巻: 53 ページ: 1549-1555

    • DOI

      DOI:10.2320/matertrans.MAW201201

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Relation of n-value to Critical Current in Bent-damaged Bi2223 Composite Tape2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ochiai, H. Okuda, M. Sugano, 他7 名
    • 雑誌名

      Physics Procedia

      巻: 27 ページ: 264-267

    • DOI

      DOI:10.1016/j.phpro.2012.03.461

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influences of Electroplated Copper on Tensile Strain and Stress Tolerance of Critical Current in DyBCO-Coated Conductor2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ochiai, H. Okuda, M. Sugano, 他
    • 雑誌名

      IEEE Trans. Appl. Supercond

      巻: 22 ページ: 8400607

    • DOI

      DOI:10.1109/TASC.2011.2165844

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 銅被覆DyBCOコーテッドコンダクターの引張負荷ひずみ下での超伝導臨界電流およびn値変化.2012

    • 著者名/発表者名
      落合庄治郎,新井貴博,永野伸次,奥田 浩司他3名
    • 雑誌名

      日本銅学会誌「銅と銅合金」

      巻: 51 ページ: 217-222

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Influences of Cracking of Coated Layer on Critical Current in Coated Composite Superconductor2012

    • 著者名/発表者名
      S. Ochiai, H. Okuda, A. Toda, 他4名
    • 雑誌名

      Materials Science Forum

      巻: 706-709 ページ: 143-148

    • DOI

      DOI: 10.4028/www.scientific.net/MSF.708-709.143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Strength/High Strain Tolerance DI-BSCCO Tapes by Means of Pre-Tensioned Lamination Technique2012

    • 著者名/発表者名
      K. Osamura, S. Machiya, S. Ochiai, 他3名
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Applied Superconductivity

      巻: 24 ページ: 6400504(4頁)

    • DOI

      DOI: 10.1109/TASC.2013.2243373

    • 査読あり
  • [学会発表] DyBCOコーテッドコンダクターの臨界電流の耐ひずみおよび耐応力特性に及ぼす被覆銅体積率の影響

    • 著者名/発表者名
      落合 庄治郎,奥田 浩司,新井 貴博 他3名
    • 学会等名
      日本金属学会2012年秋期(第151回)大会
    • 発表場所
      愛媛大学
  • [学会発表] 引張負荷応力で生じた局所クラックが銅被覆DyBCOコーテッドコンダクターの超伝導特性に及ぼす影響

    • 著者名/発表者名
      落合庄治郎、奥田浩司、新井貴博 他3名
    • 学会等名
      日本銅学会第52回講演大会
    • 発表場所
      東京工業大学
  • [学会発表] 機能性複合材料の力学的見地からの機能・特性研究-超伝導複合材料を例として-

    • 著者名/発表者名
      落合庄治郎
    • 学会等名
      第4回日本複合材料合同会議(JCCM-4)
    • 発表場所
      東京大学
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2014-07-24  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi