− 27 −塑性加工塑性加工AF-2017029一般研究開発助成AF-2017030一般研究開発助成塑性加工薄板金属成型，接触条件，超音波，FDTD，可視化kom@eng.kanagawa-it.ac.jp炭素繊維複合材料，プレス成形，構造材料CFRTP，賦形，シミュレーションnishikawa@me.kyoto-u.ac.jp神奈川工科大学 創造工学部 助教京都大学 大学院工学研究科 機械理工学専攻 准教授小宮 聖司西川 雅章プレス加工中の金型内部の材料挙動の可視化熱可塑性炭素繊維複合材料の成形における賦形形状設計技術の研究本研究では，金型内の超音波の伝播解析に速度ポテンシャルを，数値解析手法に有限差分時間領域法（FDTD法）を使用し，金型内の超音波音場の可視化および波高比の予測技術の開発を行った．また，超音波を用いて被加工材と円弧形状のプレス金型の接触状態を測定する方法を開発した．これにより，1)超音波の反射は金型の形状に影響されること，2)薄い金属板をプレス金型に密着した場合，透過波は金型の形状に大きく影響されないことが分かった．このようにして得られた接触情報をサーボプレスにフィードバックしてプレススライドを制御できれば，隙間の解消が期待できる．またインプロセス計測を行うことで，接触状態から被加工材の変形の経時変化を追尾できる可能がある．さらに本手法はプレス加工だけでなく，他の塑性加工にも応用可能であり，特に金型鍛造での未充填欠陥の検出に有効であると考えられる．本研究では，AP-PLY（Advanced Placed Ply）積層プリフォームを用いた熱可塑性炭素繊維複合材料の成形において賦形形状を設計する技術について検討した．まず，基礎物性試験（引抜き試験とせん断試験）とそのモデル化を実施し，実験をよく再現するAP-PLY積層プリフォームのメゾスケールモデルを構築した．これを用いて，2種類の形状の異なる賦形型を用いた賦形実験と賦形シミュレーションを実施し，基材に対する曲面の傾斜角度が重要な形状因子であることを明らかとした．本研究で確立した賦形シミュレーションは，目ずれの生じやすい位置の同定とその形状修正に応用可能である．また，基材の積層順序を変更することで目ずれを低減することが可能であり，賦形形状から判断される目ずれの起きやすい箇所では，単に形状修正だけでなく，基材設計の自由度も活用した賦形性の制御が重要であると示された．
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