2019 Fiscal Year Annual Research Report
光音響学的手法による異材接合部の非破壊評価技術の開発
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18H01722
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
佐々木 朋裕 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40432067)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坂本 秀一 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (40211932)
プラムディタ ジョナス 日本大学, 工学部, 准教授 (50615458)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 残留応力 / 異種材接合 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年度は，前年度に開発した2波長のレーザー光源ESPI装置を用いた基礎実験として，熱変形の可視化実験を行った．また，本ESPI装置には，材料変形を可視化しながら，局所加熱を行うための赤外レーザーを新たに追加した．残留応力を模擬して，材料に対して引張試験機による外部変位，あるいは静荷重を与えた状態で，材料の一部を赤外レーザーにより加熱し，その熱変形挙動をESPI装置により可視化した．ESPIにおいて必要となる干渉縞模様から変位分布を算出する過程においては，熱変形における干渉縞の位相変化を動的に解析するプログラムを新たに作成した．材料の弾性率，および熱膨張係数の応力依存性に起因して，外部応力下における材料の熱変形挙動が変化することを確認した．また，その変化は，±10℃程度の微小熱変形においても十分に検出できることを明らかにした．この結果は，残留応力が接合体の接合部近傍の局所熱膨張挙動を可視化することで，残留応力を推定できる可能性を示している．異種材接合体の例として，鋼と超硬合金をろう付接合部周辺の熱変形挙動を同様の手法で測定した．熱変形挙動と上述の基礎実験結果との比較から推定される残留応力は，定性的ではX線回折法による残留応力の測定結果に類似した分布を示した．一方，材料に微小変形を与える手法として，低周波振動から超音波における接合部近傍の音響伝搬特性を調べた．接合プロセス因子と熱変形挙動，ならびに音響波によって生じる微小変形の関係を評価するとともに，有限要素解析による変形モデルを構築した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
レーザー干渉計の製作，特に赤外レーザー加熱装置の導入，や測定技術の開発は当初の計画通り進んでいる．熱膨張挙動の応力依存性については研究結果を論文として発表している．2020年度の実働実験の開始には，遅れが生じているものの音響伝播特性に関する実験や，異材接合体の変形挙動を推定するためのFEMモデルの作製をすすめており，本研究課題はおおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウイルスへの対策により実験ができない部分においては，FEMモデルによる解析実験や昨年度導入した赤外レーザー光源を制御するためのソフトウェアの開発を中心に進めて，全体の遅れを最小するために対処する．すでに，本装置を用いた実験結果も出ているため，研究結果は国際会議，論文等で発表する予定である．
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