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高校生のための
「機械工学体験セミナー」

研究内容

crackopen

● 着目点             微視破壊挙動その場観察法により撮影したアルミナのき裂進展挙動

 複合材料や傾斜機能材料など微構造を制御した先進材料の開発や部材設計では,材料の機械的性質や強度特性が微構造の何に起因して発現するかを解明することが重要です.たとえば,日本刀は平安時代から日本固有の伝統技術で作られてきた工業製品で,日本刀の作刀技術と多重微構造が西洋の刀にはない「刀としての強さ」「マグナムにも負けない強靭さ」を支えています.日本刀の作刀技術は,機械工学でいう工業製品の「表面改質」として現在の工業製品に応用されています.また,人体の骨のような生体の疾病原因や予防法の解明では,疾病を発現する生体構造や微構造因子は何かを解明することが重要です.
 研究室では,ミクロ特性とマクロ特性を結び付ける研究を行っています.対象材料の中心はセラミックス材料と鉄鋼材料,生体材料などで,研究対象としている特性は部材や生体骨などに働く応力や残留応力と,強度および破壊挙動です.微構造のモデル化技術やミクロ特性とマクロ特性を結び付ける力学を確立することによって,先進材料の評価や設計,日本刀の強さのメカニズム解明や生体骨の疾病メカニズムの解明に役立てようと日々研究を重ねています.また,近い将来,所望の特性を有する材料を微構造から設計できるようになると考えています.

● 主な研究内容

1)コンピュータシミュレーション等を利用した先進材料・部材の強度評価

マイクロデバイスの評価・設計
複合部材の評価・設計
生体骨の評価・疾病メカニズムの解明
○多孔質体の破壊強度予測
○鋼の浸炭処理などの熱処理シミュレーション
○セラミックスのき裂面架橋による応力場の解析
○レーザーピーニング誘起残留応力場の解析

2)新しい測定法評価法による先進材料・部材の強度・信頼性評価

○鋼板の矯正残留応力評価法の開発
○微視破壊挙動その場観察法の開発
○硬化処理した鋼の硬化層の非破壊評価法の開発
(浸炭焼入,高周波焼入)
○中性子線,放射光X線,ホームラボX線等による残留応力測定
○表面改質部の強度評価法の確立
○微小部X線によるマイクロデバイスやき裂先端の局所応力測定

○耐火セラミックスの強度・じん性評価法の確立
○日本刀の強度評価と強さのメカニズム解明
○ピーニングされた炭素鋼の強度評価

3)先進複合材料の機械的特性・安全性評価

短繊維強化複合材料の成形シミュレーション
先進材料の飛翔体衝突損傷メカニズムの解明
埋め込み光ファイバセンサを利用した構造ヘルスモニタリング

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更新: 2017-12-21