掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Elsevier BV  

DOI： 10.1016/j.msea.2022.144179

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：MDPI AG  

Due to great interest in the development of electric vehicles and other applications, improving the performances of lithium-ion batteries (LIBs) is crucial. Specifically, components of electrolytes for LIBs should be adequately chosen from hundreds of thousands of candidate compounds. In this study, we aimed to evaluate some physical properties expected for combinations of molecules for electrolytes by microscopic simulations. That is, the viscosity, ionic conductivity, degree of dissociation, diffusion coefficient, and conformation of each molecule were analyzed via molecular dynamics (MD) simulations. We aimed to understand how molecular-sized structures and properties collaboratively affect the behavior of electrolytes. The practical models of molecules we used were ethylene carbonate (EC), fluoroethylene carbonate (FEC), propylene carbonate (PC), butylene carbonate (BC), γ-butyrolactone (GBL), γ-valerolactone (GVL), dimethyl carbonate (DMC), ethyl-methyl carbonate (EMC), diethyl carbonate (DEC), and lithium hexafluorophosphate (LiPF6). Many molecular systems of electrolytes were simulated, in which one molar LiPF6 was mixed into a single or combined solvent. It was found that small solvent molecules diffused with relative ease, and they contributed to the higher ionic conductivity of electrolytes. It was clarified that the diffusion coefficient of lithium (Li) ions is greatly affected by the surrounding solvent molecules. We can conclude that high-permittivity solvents can be selectively coordinated around Li ions, and Li salts are sufficiently dissociated, even when there is only a small content of high-permittivity solvent. Thus, we can confirm solely by MD simulation that one of the better candidates for solvent molecules, formamide (F), will exhibit higher performance than the current solvents.

DOI： 10.3390/batteries8030027

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Society of Materials Science, Japan  

DOI： 10.2472/jsms.71.167

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Japan Society of Mechanical Engineers  

DOI： 10.1299/transjsme.22-00019

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Trans Tech Publications, Ltd.  

Sulfide was used as solid lubricant, and MoS₂ was popular. It was used industry as powder shape. Sulfur as oil additive; ZDDP, MoTDC were also well known. These composites make tribofilm which prevent seizure, scoring and some tribological troubles. In this paper, sulfides were synthesized by powder metallurgy technics. In addition, these sulfides were mixed with bronze powders and sintered as cylindrical specimen. As a result of the friction test in the lubricated condition, tribofilm were covered with specimen surface. By XPS observation, sulfides and oxides were detected on the specimen surface. In the test, additive was not contained in the lubricant because PAO as base oil was adapted. However, sulfide in the specimen affect the making the tribofilm, especially when bornite (Cu₅FeS₄) was used.

DOI： 10.4028/www.scientific.net/kem.901.164

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Japan Society of Powder and Powder Metallurgy  

DOI： 10.2497/jjspm.68.317

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Hindawi Limited  

As a sustainable ecosystem, the general firing process for ceramics emits large amounts of CO2 gas; thus in ceramics production, the focus is the nonfiring process; however, the solidification and strengthen mechanism of this nonfiring system, which essentially reacts between surface-activated ceramic particles and a solvent, has not been elucidated to date. The nonfiring process had three steps, i.e., particle surface activate process by grinding process, maintaining the active state until starting nonfiring solidification begins, and nonfiring solidification process. Thus, in this study, the reaction of silica and water was simulated by adapting molecular dynamics based on LAMMPS with ReaxFF potentials. Reproducing the activated silica surface state, three ended models called O model, Si model, and OH model were prepared which indicated ended molecules of each surface. These models and a water molecule as a solvent were bonded in the atomic scale, and the energetic state and mechanical properties were evaluated. A reacted or structured O-H-O bond was reproduced in the nonfiring process in the O-ended model. The bond was a hydrogen bond. A Si-O-Si bond was produced when a Si atom was ended on the interface. The bonded interface was able to tensile. However, the tensile strength was weaker than that of the solid silica model. The nonbonded OH model did not have tensile strength.

DOI： 10.1155/2020/8857101

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その他リンク： http://downloads.hindawi.com/journals/jnm/2020/8857101.xml

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掲載種別：研究論文（学術雑誌）   出版者・発行元：Japan Society of Mechanical Engineers  

DOI： 10.1299/transjsme.19-00206

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会  

Sufides as MoS₂ are known as solid lubricants. These materials are also known as thermoelectric materials. However, there is no materials satisfied both functions at the same time. In this study, sulfides powders such Cu₂S (chalcocite), SnS, Cu₅FeS₄ (bornite) were synthesized under vacuum condition. Some specimens were evaluated by friction tester and their lubricity, not only sintered sulfied but also blended and sintered sulfides with bronze powders were compared. Other specimens were evaluated their seebeck coefficients, that is one of the thermoelectric properties. Experiments results of the seebeck coefficients were compared with simulation results. As a result, it was found that SnS and blended SnS with bronze had indicated better friction properties. For thermoelectric properties, seebeck coefficient of Cu₂S had matched with experiments and simulation. Totally, Cu₂S (chalcocite) has superior properties as both solid lubricant and thermoelectric material.

DOI： 10.1299/jsmeiip.2017.A-14

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人 日本機械学会  

実用金属中で最も軽いMg合金（比重1.78：Al合金の約2/3）はAl合金と同程度の強度を有し，「耐くぼみ性」「電磁波シールド性」「放熱性」「リサイクル性」にも優れていることから，その特性を活かした製品の開発が進められている．例えば，携帯情報機器などの電気機器分野では，Al合金や樹脂材料が使われている部品にMg合金の採用が始まっている．また，輸送機械のホワイトボディにMg合金を用いれば約50 % （高張力鋼板で約25 %，Al合金で約35 %）の軽量化による燃費の向上を見込めることから，輸送機器の車体や宇宙開発機器などの構造用部材への適用が期待されている．しかし，「安全性」「信頼性」「生産性」などが要求される構造部材として使用する場合，「高ひずみ速度での変形ではすべり系が制限されるために，双晶変形が起こりやすい」や「加工が極めて困難である」などの問題点が挙げられている．このようなことから，Mg合金の「機械的性質」や「変形特性」および「破壊特性」を把握・評価する手法の確立が望まれている． 変形特性の１つである双晶変形は，それを促す外力の方向と金属結晶粒の結晶軸（c軸）との幾何学的な関係によって決まり，下記の種類に大別される． ・｛1012｝双晶（以下，c軸引張双晶と略す）： c軸が引っ張られた際に起こり，異方的な転位によるすべり変形で生じた応力集中を緩和する． ・｛1011｝双晶（以下，c軸圧縮双晶と略す）： c軸が圧縮された際に起こり，双晶界面でのひずみの不一致が誘発されて破壊起点となることから，機械的性質の劣化や破壊と密接な関係にある．しかし，「双晶変形」と「機械的性質の劣化状態や破壊過程」との詳細な関係を調べた研究は少ない．よって，機械構造物の稼働を停止せずに双晶変形による構造部品の破損を未然に防ぐには，発生した双晶形態が「c軸引張双晶」なのか「c軸圧縮双晶」なのかを非破壊検査手法を用いてリアルタイムに把握・評価することが必要となる． そこで本研究では，稼働中の構造部品に生じた微小な破壊や変形（「すべり」や「双晶」）によって発生する弾性波（AE波）を高感度かつリアルタイムに検知するAE法で各破壊形態（すべり変形，双晶変形，き裂の発生・進展）の発生を把握・評価するとともに，双晶形態（c軸引張双晶とc軸圧縮双晶）を識別する手法について検討した結果を報告する．

DOI： 10.1299/transjsme.16-00027

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記述言語：日本語   出版者・発行元：The Japan Society of Mechanical Engineers  

産業・工業・医療などの各分野では多機能かつ高精度な機器の開発が求められ，それらの要求に応えるための機能性材料の開発が進められている．その一つが相変態による形状記憶効果や超弾性などの機能を有する形状記憶合金（SMA）であり，幅広い分野で優れた成果を収めている．特に，Ti-Ni合金は他のSMAよりも「強度」「靭性」「耐摩耗性」「疲労強度」に優れ，加工熱処理やFeなどの第三元素の添加によって菱面体相（Rhombohedral phase：R相）とマルテンサイト相（Mrtensitic phase：M相）の相変態が起こると報告されている．そして，マルテンサイト変態（M変態）の一種であるR相変態はM変態に先立って起こる相変態であり，大きな形状変形を望めないが，変形中の損傷は殆どなく，繰返し変形に対して極めて安定した機能を発揮するとされている．しかし，これらの機能を十分に発揮させるには，「回復変形量や回復力の大きさ」「繰返し変形に対する各相の発生と残留(劣化)の状態」などを把握しておく必要がある）．しかし，これらの機能は「組成」「熱処理」「加工度」「応力」「温度」などの多くの因子が複雑に絡み合うために，劣化状態や寿命判定に関する詳細な規定が定められていない．このようなことから，各相の発生状態の変化を把握・評価する手法の確立が望まれているが，相変態は微視的かつ高速に起こるので，その状態と挙動を広範囲かつリアルタイムに評価するのは極めて困難である． このような問題の対処には，「固体材料内で生じる微小な変形や破壊を高感度に捉えられる検査技術」と「ミクロ・ナノレベルの状態変化を解析できるコンピュータ・シミュレーション」の適用が有効である．前者には「ひずみエネルギーの解放過程で放出される弾性波を検出し，微視的現象の動的側面を明らかにするアコースティック・エミッション（Acoustic Emission：AE）法」，後者には「物質を構成する原子一つ一つの原子間相互間力をニュートンの運動方程式で解き，時々刻々と変化する原子の動きを把握して物質全体の挙動（結晶構造の変化など）や性質（密度や内部エネルギーの変化など）を導く分子動力学（Molecular Dynamics：MD）法」がある． そこで本研究では，繰返し変形に対するR相とM相の発生状態を把握・評価するために，「R相とM相で発生するAE信号の特徴」と「MD法を用いた構造解析によるR相とM相の発生状態」の結果を比較した内容について報告する．

DOI： 10.1299/transjsme.14-00436

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環境問題への取組みが始まった頃から，「リサイクル性に優れた構造部材の積極的な利用」や「輸送機械（自動車など）の軽量化による燃費の向上（CO2の排出削減）」などが行われるようになってきた．このため，「実用金属中で最軽量（Al合金の約2/3）」「Al合金と同等の強度」「リサイクル性」「耐くぼみ性」「電磁波シールド性」「放熱性」などに優れるMg合金が注目され，表面処理技術や難燃性の向上により，精密・電子機器および輸送機器や宇宙開発機器などの多岐にわたる分野で使用され始めている．しかしながら，構造部材として使用する場合，その破壊特性を十分に把握・評価しておかなければならないが，これに関する研究は十分であるとはいえない．特に，他の軽金属材料よりも耐熱性と耐食性に劣るので，その使用環境は制限されることになる．よって，高温環境下や腐食環境下での特性変化や破壊形態への影響を機器の稼働中に把握・評価することが望まれている． そこで本研究では，加熱・冷却を繰り返す熱履歴と腐食による機械的特性の影響を非破壊検査法の一つであるAE法を用いてリアルタイムに評価することを検討した．具体的には，「健全材」「熱履歴材」「腐食材」の各試験片に対して引張試験を行い，試験中に放出される弾性波を検出した．そして，「構造部品は許容応力度設計に基づいて作製される」や「弾性変形領域で生じた双晶変形は機械的特性の劣化に繋がる」ことから，弾性双晶変形によるAE信号の特徴を抽出し，その特徴から各使用環境下での機械的特性を予測・評価する手法について検討した結果を報告する．

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本鋳造工学会  

<p>  The fracture behavior of the white layer on the cast steel brake disc in bending fatigue was evaluated using the acoustic emission (AE) method to analyze the fracture mechanical characteristics. The fatigue strength of the disc material including the white layer tended to be lower than that of the unused material. It was found that the AE signal of the unused material occurred continuously while the white layer occurred suddenly. This clarifies that the fracture of the white layer is brittle. These results indicate that heat cracking occurs easily on the white layer.</p>

DOI： 10.11279/jfes.87.52

CiNii Books

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記述言語：日本語   出版者・発行元：The Japan Society of Mechanical Engineers  

Magnesium alloy is the lightest material in all practical metals, and has the excellent mechanical properties. From such reasons, the alloy is noticed as the attractive material in various fields. However, the alloy has the weak points that are inferior for heat and corrosion resistance. Therefore, it will be possible to guarantee the safety security of structure parts, if the information on the fracture strain and life, etc. are evaluated by the signals detected from the alloy under those use environment. The three type specimens of the virgin, the heat history (<i>i.e.</i> repeatedly gave the heating to the virgin specimen) and the corrosion specimen (<i>i.e.</i> immersed the virgin specimen into solution) are prepared in this study. Then, the tensile test was carried out for each specimen, and the AE signals emitted in the testing were detected. Frequency and fractal dimension analysis were carried out in order to extract the features of those signals. From such analysis results, the feature extraction of the signal by the elasticity twin deformation was done, because that deformation participates in the degradation of mechanical properties. As the result, the following things became clear under the experimental condition in this study: The frequency component of the signals caused by that deformation is near 550 kHz. The fractal dimensions <i>Fd</i> of those signal show the value over 1.85. Then, it was examined whether the fracture strain is evaluated by the <i>Ib</i> value (Improved <i>b</i>-value) led from the frequency distribution of the <i>Fd</i>. As the result, the effectiveness of this method proposed under the experimental conditions in this study was confirmed. Therefore, the possibility for the prediction of that strain by the AE signal detected in elastic region was shown.

DOI： 10.1299/transjsme.14-00541

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記述言語：日本語   出版者・発行元：The Japan Society of Mechanical Engineers  

地球温暖化抑制のためのCO2排出量の削減，あるいは，石油資源の枯渇問題への対応策の一つとして，水素エネルギーを有効に活用する技術の開発が積極的に進められている.その代表的なものの一つに，燃料電池自動車（FCV）の開発が挙げられる.水素と酸素から電気をつくり出す燃料電池では，水素を高圧ガスの状態で貯蔵してエネルギー効率を高める圧縮水素方式が主流となっている．この圧縮水素容器は，水素脆化を殆んど生じないとされるA6061アルミニウム合金製のライナーにT6処理を施してCFRPを巻きつけたフルラップ構造を採用している．しかし，製造工程での口金部には，「容器内壁に近いほど結晶粒は粗大化する」や「スピニング加工により，深さ数百μmで長さ数mmに達するしわ状の欠陥が形成されることがある」と報告されている．そして，これらによって引き起こされる「強度と靱性および耐水素脆性特性などの低下」や「繰り返される水素ガスの充填と消費で生じる内圧の増減による機能劣化」などをリアルタイムに検知し，その状態を評価する技術の確立がFCVの安全性を維持するために必要とされている． そこで本研究では，口金部付近の結晶粒径は内壁の約4 mm程度から外壁の約30 μm程度にまで変化することがあるので，粒径の異なるA6061-T6材の試験片に対して引張試験と疲労試験を実施し，このときに生じる微視的な組織変化やき裂の発生・進展で放出される弾性波（AE信号）をリアルタイムかつ高感度に検知できるAE法で検出した．そして，各結晶粒径の試験片に対する「AE信号の特徴」と「機械的特性や破壊形態の変化」との関係を調べ，内壁から外壁への損傷状態を評価する際の情報提供の可能性について検討した結果を報告する．

DOI： 10.1299/transjsme.2014smm0292

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The bimetal materials that sintered the powder of lead bronze on the base material (i.e. carbon steel) have the excellent performance as the bearing material. However, the nation or the society is moving on with the planning on the use restriction of lead and lead compound. Therefore, lead-free copper alloy is developed, and the practical applications of the alloy are advanced. However, the mechanical properties of the bimetal material that sintered the alloy powder have not sufficiently been grasped. In this study, the evaluation of the fracture mechanism and that types which arose in the materials was examined. As the results, it was possible to grasp or evaluate each fracture type by the frequency component of Acoustic Emission (AE) signal with Fast Fourier Transform (FFT) method, and the m value which is led from the amplitude distribution of the signal. By using the criterion for recognizing each type, it was proven that the proposed technique in this study can evaluate the fracture mechanism of each bimetal material which changed the type of the lining material.

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

DOI： 10.1155/2014/274071

Web of Science

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 日本鋳造工学会  

<p>  It is known that the white layers formed on cast steel brake disks for railway that have high hardenability during braking tests become lath martensite, which is a fully quenched microstructure. In this study, such white layers were reproduced on cast steel by sliding friction test, and their microstructure was investigated. Severe friction was applied on the specimens using a WC-Co bar with high pressure which raised the temperature of the specimens to above the material's Ac3 point. These white layers were observed on the friction surface of the specimens after the friction test, and the results of investigations of the microstructure by SEM and TEM identified the white layers to be a sub-micron equal axial microstructure with 30 to 100nm grain. The white layers were different from those formed on brake disks, which are known to be lath-martensite with coarse grain.</p>

DOI： 10.11279/jfes.85.21

CiNii Books

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人 精密工学会  

輸送機器の安全面を担う制動部品は相手材との接触摩擦による熱影響を繰返し受ける．鋳鋼において，このようなヒートスポットとその近傍には脆化層の形成や脆化層厚さの不均一化でき裂が発生し易く，破損事故の原因となる．この層は"白色層"と呼ばれ，その組織形態にはマルテンサイト説やナノフェライト説が報告されている.そこで本研究では，白色層(マルテンサイト)が曲げ疲労に及ぼす影響をAE法で評価した結果を報告する．

DOI： 10.11522/pscjspe.2013A.0.559.0

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レーザ溶接・接合の特長は，『微小スポットへの集光による高いエネルギー密度と溶接速度の高能率化』『熱影響層が小さく，変形やひずみの少ない高品質で高精度な溶接が可能』である．特に，YAGレーザによる溶接は作業空間に余裕のない狭い場所や遠隔部での精密加工性とフレキシブル性に優れていることから，電子部品や薄板などの加工に用いられている．しかし，『溶融現象の解明や接合部の信頼性と安全性に関する研究は十分ではない』『照射条件のみで所望の溶込み状態が得られるような単純な作業ではなく，溶接の良否は技術者の技能に依存される』ということから，作業中に得られる情報から溶込み状態を把握・評価する手法の確立が望まれている．そこで前報では，レーザによる溶接加工の需要が高く，耐食性などの機械的特性に優れているSUS304ステンレス鋼にYAGレーザを照射したときの『AE信号の特徴』と『溶込み状態』との関係を調べた．具体的には，レーザ照射中に検出される信号のwavelet変換結果と熱伝導解析プログラム（Quick-Therm：㈱計算力学研究センター）による融点到達時間のシミュレーション結果から，溶込みに起因して発生するAEの周波数帯域は300kHz付近（225～375kHz）であることがわかった．そして，検出されたAEの特徴から溶込み状態を評価するために，AEの特徴を説明変数，溶込み状態（溶込み幅：W，溶込み深さ：D，溶込み面積：S，溶込み角：θ）を目的変数とする回帰式を作成し，その有効性を回帰式の予測値と実験値との相関係数|r|で評価した．その結果，横波検出用センサでの検出波のAEエネルギーから溶込み状態を評価する回帰式を作成することができた．しかし，環境雑音が飛び交う溶接現場での信頼性を高めるには，複数の情報を総合して評価することが望ましい．そこで，300kHz付近のAEの不規則性や複雑さをカオス解析で調べたところ，サンプリング（0.5μs）毎のwavelet係数を加算して得られるエネルギー率の時間変動波形にカオス性が認められた．そして，カオス解析結果と溶込み状態の関係を調べた結果，縦波検出用センサで検出したAEの最大リアプノフ指数LLyから溶込み状態を評価する回帰式を導くことができた．このようなことから，照射中に検出されるAEの特徴から溶込み状態をリアルタイムかつ定量的に把握・評価できる可能性を示すことができた．しかし，生産性・省力化・品質保証の更なる向上が要求される生産現場では，前報で示したパルス幅のみではなく，ランプ印加電圧による照射エネルギーの変更にも対応できるかを把握しておかなければならない．なぜならば，同じ照射エネルギーでも印加電圧が大きければ温度上昇率は大きくなり，それが熱衝撃波の発生状態（周波数成分など）に影響を与えると考えられるからである．そこで本報では，このような状況にも前報の手法を適用できるのかを検討する．そして，印加電圧の変更による温度上昇率の差が熱衝撃波の周波数成分に影響を与え，溶込みの周波数成分と重複するようなことが起こるならば，溶込みに起因して発生する周波数帯域の信号を処理する前報の手法を適用できないので，照射終了後の信号を解析する新たな評価法を提案する．

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人精密工学会  

繊維強化樹脂(FRP)は構造材料として重要な地位を占めているが，内部構造が不均一なために『強化繊維，繊維/樹脂界面，樹脂』の各所で起こる損傷や破壊の発生機構が複雑になり，構造材料としての信頼性と安全性を評価する際の問題となっている．特に，疲労による破壊機構の解明と損傷度の評価が重要な課題となっている．このようなことからAE法が適用され，フーリエ変換（FT)による周波数解析が有効であると報告されている．しかし，破壊機構の解明や損傷度の評価には種々の破壊形態に対応する周波数成分の発生時刻を捉える必要があるので，FT解析だけで十分とはいえない．よって，ウェーブレット変換(WT)による『時間－周波数解析』が注目されている．そこで本研究では，一方向プリプレグシートを積層させたCFRPとGFRP積層板（配向角[0°],[0°/90°],[±45°])の構造特性から疲労に関する様々な問題が予想されるので,曲げ疲労試験中に検出されるAE信号のWT結果から,疲労損傷度と破壊機構を評価するシステムについて検討した結果を報告する．

DOI： 10.2493/jjspe.68.1309

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00158965176?from=CiNii

苛酷な環境下で使用される構造部材の損傷頻度を抑制するために，表面改質技術が進められてきた．特に，セラミックコーティングは耐磨耗性・耐熱性・耐食性に優れていることから，工業分野で幅広く使用されている．しかし，『強度のバラツキ・金属/セラミックス界面問題・熱変動の繰返しによる耐熱衝撃性の劣化』といった問題点が指摘されている．特に，熱衝撃特性に対する明確な評価基準の設定が望まれているが，そのためには損傷の規模・進展状況・発生頻度を定量的に把握・評価することが必要となる．そこで本研究では，『動的破壊挙動の観測が可能なAE法』と『測定対象の特徴量を抽出できる画像処理技術』を用いた評価法を提案することにした．つまり，n回目のレーザ照射によるAE信号から損傷状態（画像情報）を評価するもので，『照射n回目の検出信号において，照射と同時に発生する熱衝撃波の検出区間の信号は(n-1)回照射後の損傷状態に左右され，冷却区間での検出信号は進展した損傷状態に左右される．』ということから，照射前の損傷状態と照射後に進展した損傷を評価する2つのニューラルネットワークを構築した．つまり，両者が出力した画像データからn回照射後の損傷状態を定量的に予測・評価するシステムである．

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セラミックスを被覆した材料が機械工業の幅広い分野で優れた成果を収めている．しかし，セラミックスは微小な欠陥に起因する亀裂の成長が急速な破壊に繋がるために，皮膜特性の評価は定性的で、経験やノウハウに依存している部分が多い．よって，皮膜の機械的性質に加え，皮膜と母材との密着性や界面に関する統一的かつ定量的な評価法の確立が望まれている．そこで筆者らは，皮膜の強度や密着性を評価する試験法にスクラッチ試験を，微視的な破壊を検出する検査法にAE(Acoustic Emission)法を用いて，TiNセラミックス皮膜の特性評価を前報で報告した．その結果，(a)N2 ガス分圧の低いTiN皮膜ほど母材との密着性に劣る，(b)オーステナイト系ステンレスを母材とする皮膜の破壊進展は早い，(c)フェライト系ステンレスを母材とするN2 ガス分圧の高い皮膜は強度と密着性に優れている，ということがわかった．しかし，皮膜の特性を詳しく評価するには，前報で報告したスクラッチ痕の状態よりも細かく分類した状態を把握し，そのときの垂直・水平荷重を調べる必要がある．そこで本報では，『各破壊形態に対応する周波数域でのwavelet係数の時間変動波形の特徴』から『スクラッチ痕の画像データの特徴』を導き，それが『どのようなスクラッチ痕の状態にどの程度類似しているのか』を評価するシステムについて報告する．

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

磁気AEは材料特性や構造物の健全性を評価する際に活用されるAE法の一つで，強磁性材料の磁化過程で起こる再現可能な現象を対象としている．このようなことから，磁気AEの特徴を活かした検査法の確立が望まれている．しかし，その発生機構や挙動が十分に解明されていないことが，磁気AEによる検査技術の確立を遅らせている要因の一つに挙げられている．そこで本研究では，磁気AEの発生機構と挙動を解明するために，(1)磁化過程での磁壁移動と回転磁化で蓄えられたひずみエネルギの解放によって生じる弾性波（縦波と横波）をDisplacementセンサとShearセンサで検出．(2)波動現象の発生機構や特性の解明には周波数成分に注目することが有効なので，周波数成分の時間依存症を有するウェーブレット変換（Wavelet Transform:WT)により，1事象中に内在する磁気AEの発生因子の発生時刻を抽出．を試みた結果について報告する．

DOI： 10.1299/kikaia.68.835

CiNii Books

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00156862491?from=CiNii

記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

要求機能を基材と被覆膜で分担するコーティング材が構造部材の高機能化（高負担・高寿命・耐食性・耐熱性など）において注目されるようになり，各種の工業分野で幅広く活用されている．しかし，苛酷な環境下で使用されている皮膜が破損すれば，それによって引き起こされる環境問題や稼働停止といった莫大な損失を招くことが深刻な問題となる場合もある．このようなことから，構造設計の概念は『安全率を十分に考慮することが破壊安全設計』から『非破壊検査による定期点検で交換時期を判断する破損設計』『稼働中に損傷の進展を検知して対策を講じる損傷許容設計』へと移行し，つぎの段階は周囲の環境に能動的に働きかけて損傷を抑制・修復する知的材料・構造に関する設計であるとされている．一方，生物の自己修復性・自己診断性・環境適合性といった機能を『損傷を検知するセンサ』『損傷を抑制するための信号を導くプロセッサ』『損傷の進展を抑制するアクチュエータ』で模擬するスマート材料（Smart Material)という概念が提案され，これに関する研究が進められている．そこで本研究では，スマート材料の概念を導入して皮膜の損傷抑制を目指した基礎研究について報告する．具体的には，形状記憶合金(Shape Memory Alloy:SMA)を埋め込んだ母材（シリコーン）表面の皮膜（応力塗料）に対して３点曲げ試験を行った．そして，このときに生じる皮膜の損傷情報をAEセンサで検出し，供給電流によるSMAの形状回復力で皮膜の損傷抑制を試みた結果について報告する．

DOI： 10.1299/kikaia.67.1345

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記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

セラミックスなどの耐熱・耐熱衝撃材の開発・研究が，宇宙輸送機や核融合炉などの分野を中心に進められている．しかし，セラミックスのみで耐熱性と他の多くの要求機能を満たすのは，非常に困難である．一方，耐熱材を被覆したコーティング材料は，皮膜材と母材の双方の特性を併せ持つことができるので，各種プラントの構造部材として広く用いられている．しかし、急激な温度変化による熱応力によって皮膜が破壊しやすいために、熱衝撃による皮膜の損傷状態を詳細かつ迅速に把握できる評価法の確立が重要な課題となっている．このようなことから，セラミックスの微視的破壊挙動を把握するための手段として，AE(Acoustic Emission)法が用いられ，その有効性に関する報告が多数なされている。そこで本研究では，PVD法で生成されたTiN皮膜に対して，YAGレーザによる熱衝撃疲労試験を行った．そして，このときに検出されたAE信号のウェーブレット変換の結果とAE信号の特徴量を用いて，皮膜の損傷状態を把握・評価することについて検討した結果を報告する．

DOI： 10.1299/kikaia.67.906

Scopus

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

セラミックコーティング材の多くは優れた特性を有しているので，過酷な使用条件下で使用されている．それゆえ，それらの機械的特性を評価するための方法論を確立することが，優れたコーティング材を作成するために望まれている．本論分では，異なるN2 ガス分圧の下で異なる母材上に生成された厚さ5μmの９種類のTiN皮膜がスクラッチされ、，アコースティック・エミッション(AE)を用いたコーティング材の特性を評価するための方法が述べられている．本論分の内容は，つぎの通りである：(1)スクラッチ試験中にTiN皮膜から放出されたAE信号を検出することができる試験機が作製された．(2)検出されたAE信号の特徴と皮膜の破壊形態（クラッチ，チッピング，剥離）の関係が調査された．(3)破壊形態がクラックのときのAE振幅分布から導かれたフラクタル次元mは3 以上，チッピングの時の次元mは1～3 ，剥離の時の次元mは1 以下になる，ということが明らかにされた．これらの実験結果から，薄膜の強度と密着性は，スクラッチ試験中のフラクタル次元mを観察することによって評価されることが可能であるとわかった．

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炭素繊維強化プラスチックス（CFRP)は，さまざまな分野において重要な構造材料の一つである．それゆえ，CFRP積層板の破壊モードと疲労損傷を評価することは重要である．前報では，繰返し曲げ応力を受けたCFRP積層板（すなわち，［0°］11，[0°/90]11，と[±45°]11）のアコーステック・エミッション（AE)信号が疲労試験中の各サイクルで検出され，疲労損傷と破壊モードを評価するためにウェーブレット変換（WT)された．各サイクルでの時間－周波数平面上のウェーブレット係数の配置結果を観察することによって，非破壊検査でCFRP積層板の疲労損傷度と破壊モードを認識できることが証明された．本論文の目的は，ウェーブレット係数の配置の特徴によって疲労損傷度と破壊機構を評価する方法論を開発することである．本システムは，ＡＥ計測装置とニューラルネットワークで構成されている．ネットワークはウェーブレット係数の配置の特徴と疲労損傷度との間の相互関係を示したパターン集合を学習した．時間－周波数平面上でのウェーブレット係数で表現された配置結果の特徴は，フラクタル理論におけるボックスカウンティング法で導かれたフラクタル次元によって科学的に明らかに表現された．本システムの有効性は，疲労試験から得られた実験データとニューラルネットワークの結果を比較することによって示された．

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記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

セラミックスをコーティングした材料が，機械工業の幅広い分野で優れた成果を収めている．しかし，皮膜の機械的強度と母材との密着性に関する評価法の確立の遅れが，コーティング材の開発における重要な課題の一つに挙げられている．そこで本報では，フーリエ変換（Fourier Transform:FT）によるAE信号の周波数解析が微小破壊の特徴抽出に有効であるとされていることから，各破壊形態が認められたときの周波数成分に着目することにした．この際，各周波数成分の時間的推移（時間－周波数解析）を把握できるウェーブレット変換（Wavelet Transform:WT)を適用し，皮膜の破壊特性（すなわち，クラック，チッピング，剥離）を評価するのに有効な情報が得られるかを検討した結果について報告する．

DOI： 10.1299/kikaia.66.2074

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炭素繊維強化プラスチックス(CFRP)は、さまざまな分野において重要な構造材料の一つである。それ故、CFRP積層板の破壊モードと疲労損傷を評価することは重要である。アコースティックエミッション(AE)監視は破壊モードを研究するのに有効であり、AE信号による損傷と破壊モードを評価するための進んだ情報処理手法の研究を続けることが望まれている。しかしながら、検出信号は試験中の環境雑音を含んでいるために、疲労試験中に損傷と破壊モードを評価することは難しい。最近、ウェーブレット変換(WT)がAE信号の解析にあたって注目されている。時間一周波数平面におけるウェーブレット係数の配置結果は、フーリエ変換からのパワー密度スペクトルよりもAE信号のより有益な特徴づけを行える。そこで本研究では、繰返し曲げ荷重を受けるCERP積層板(すなわち[0°]11, [0°/90°]11と[±45°]11)のAE信号が試験中の各繰返し数で記録され、損傷と破壊モードを評価するためにWTで処理された。各繰返し数でのウェーブレット係数の配置を観察することによって、つぎのことが明らかになった;(1)WT結果の図は信号の特徴を表現するので、我々は疲労損傷と破壊モードによる信号の違いを一目で識別することができた。(2)いくつかの破壊モードと各破壊モードが起こる時間差が1信号中に存在することが、WTを用いて証明された。(3)提案した方法を用いることによって、非破壊検査でCFRP積層板の疲労損傷と破壊モードを認識できることが証明された。

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記述言語：日本語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

TiNセラミック皮膜の強度と母材との密着性を、本研究で作製したスクラッチ試験機から検出されたAE信号のフラクタル解析に基づいて評価した結果、以下のことが明らかになった。(1)AE振幅分布から導かれるフラクタル次元mが1以下で皮膜の密着性に関する破壊(剥離)、2.5付近以上で皮膜の強度に関する破壊(クラックの発生・成長とチッピングの発生区間)であることが、光学顕微鏡による観察結果との照合によって明らかになった。よって、m値による破壊形態の認識に基づく垂直荷重で皮膜の特性評価を行うことができた。(2)オーステナイト系のステンレス鋼を母材とし、窒素ガス分圧の低い条件で成膜されたTiN皮膜ほど、皮膜の強度と母材との密着性に劣ることが、フラクタル次元で評価することができた。

DOI： 10.1299/kikaia.65.1696

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PVD法で生成されたTiN皮膜に対して、YAGレーザによる熱衝撃疲労試験を行い、試験中に検出されたAE信号の解析結果と皮膜の損傷状態から、以下のことが明らかとなった。(1)WTによって、レーザ照射直後の信号に含まれている熱衝撃と皮膜損傷に関するAE信号を区別することができた。(2)クラックの発生・成長時は、振幅分布の傾きが3～5前後を示す事象が多く発生する。(3)皮膜の脱落時は、振幅分布の傾きが2～3付近を示す事象が多く発生するようになり、最終的に2付近に収斂する。(4)照射回数毎に検出された各AE事象の振幅分布の傾きの分布状態によって、皮膜の損傷状態を把握・評価することができる。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

繰返し荷重に受ける部材の余寿命や応力履歴を非破壊検査で検知することは、構造物の疲労破壊を予知する上で非常に重要である。そこで本研究では、金属材料の磁気的性質が材料内部の微視的構造変化に敏感であるということから、低サイクル疲労試験中の機械構造用炭素鋼材(S15CとS45C)の磁気特性と磁気AEを測定した。そして、測定した計測情報に対する疲労損傷度と疲労条件(応力振幅と応力比)の関係を記したパターン情報を予測・評価できることを、種々の疲労条件下での試験結果との照合によって明らかにした。

DOI： 10.1299/kikaia.64.2862

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00056884708?from=CiNii

記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

複雑な要求を満たすFRP積層板の設計手法を確立することが望まれている。そこで本報では、GAとニューラルネットワークを適用した初歩的な設計支援システムを構築し、その有効性について検討した。その結果、以下のことが明らかになった。(1)繊維・織組織・密度の種類と積層方向のコード化によって、積層構造に関する設計案をGAで変更することができた。(2)コード化された積層構造と要求機能(本報では、密度と引張強さ)との関係をニューラルネットワークで表現することができ、その汎用性を試験結果との照合によって明らかにした。(3)本システムが導いた織物の積層構造は、要求機能に近い特性を持っていることが試験結果との照合によって明らかになった。

DOI： 10.1299/kikaia.64.2080

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00054997400?from=CiNii

AE計測は種々の材料の破壊モードと動力学を研究するのに有効である。強磁性材料における磁化過程での磁壁の不規則な移動がAEを作り出す。それは、MAEと呼ばれている。MAEの挙動は強磁性材料における構造変化に敏感に反応する。我々の目的は、MAE信号をモニタリングすることによって構造部材に負荷された正確な応力を予測することである。本報では、MAE信号のウェーブレット変換による正確な応力予測に関する新たな手法となるかが論じられている。変位型センサで弾性域内の各応力における炭素鋼のMAE信号が測られた。その信号のウェーブレット変換結果から、時間一周波数におけるwavelet coefficientの分布が引張応力の負荷による検出信号の特徴を描いているので、その違いを一目で識別できることが明かとなった。それ故、その図の特徴を監視することによって、構造部材に負荷された正確な応力を予測できる可能性を見出すことができた。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

スポット溶接は工業製品の製造過程で頻繁に用いられているので、溶接部が要求機能を満たしているかを非破壊検査で定量的に評価することは非常に重要である。そこで前報では、超音波探傷で得た走査グラフから継手の引張せん断荷重を評価するニューラルネットワークを提案し、その有効性について報告した。しかし、追加学習や評価精度の向上を試みたとき、入力情報が多いために生じる『学習効率の悪さ』や『複雑な内部構造による認識能力の低下』といった深刻な問題が浮かび上がってきた。そこで本報では、走査グラフを特徴表現することによって入力情報のコンパクト化と内部構造の簡素化を図り、前報のネットワークに対する学習効率と評価精度の向上を試みた結果、以下のことが明らかになった。(1)走査グラフを構成する各探傷図形をフラクタル解析した結果、探傷図形にフラクタル性が認められた。(2)探傷図形のフラクタル次元によって走査グラフの特徴表現が可能となった。これにより、入力情報のコンパクト化によるネットワークの内部構造の簡素化を図ることができた。(3)フラクタル次元を入力情報とするニューラルネットワークは、前報のネットワークよりも学習効率と評価精度に関して優れていることが実験結果との照合によって明らかになった。

DOI： 10.1299/kikaia.64.1375

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00053324726?from=CiNii

記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

抵抗溶接継手は、構造部材として広く使われている。したがって、継手の品質を定量的に評価するための非破壊的な検査方法を確立することが望まれている。本研究では、スポット溶接部の超音波探傷によるの走査グラフから剪断引張り強度を評価するニューラルネットワークによるシステムが提案された。下記のことが調査の後で明瞭になった:(1)多くの実験的データのセットを学習した本システムは、様々な走査グラフから良い結果を導くことができた、(2)溶接部の情報を処理する本手法は、スポット溶接継手の引張り剪断強度を評価する方法として正当であることが証明された。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：日本非破壊検査協会  

部材の疲労損傷度を評価することは、構造物の疲労破壊を予測するうえで非常に重要である。本研究の目的は、非破壊検査法による疲労損傷度と疲労条件を評価するための方法論の開発である。そこで、炭素量0.45%の鋼に対する低サイクル疲労試験を種々の疲労条件下で行った。そして、磁気AEと磁気特性を疲労試験中の任意の繰返し数で推定した。その結果、計測情報に対する疲労損傷度(繰返し数比N/Nf)や応力振幅(σa)および応力比(R)といった情報の関係を記した256個のパターン情報を獲得した。本報では、計測装置とニューラルネットワークからなる非破壊評価システムを提案する。そして、そのシステムの有効性は疲労試験から得た実験値とニューラルネットワークの出力との比較によって検証されている。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

スポット溶接継手は、さまざまな製品の構成要素に用いられているので、製品の品質と信頼性の向上のために、継手に要求される機能を非破壊検査で定量的に評価することが望まれている。そこで本研究では、超音波探傷で得た走査位置に対するエコー高さの関係を示した走査グラフから継手の引張せん断荷重を評価するニューラルネットワークを構築し、実験結果との比較・検討を行った。その結果、実験値とかなり一致した値をネットワークが導いていることから、スポット溶接継手の引張せん断荷重をニューラルネットワークで予測・評価できることが明らかになった。

DOI： 10.1299/kikaia.62.776

CiNii Books

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00038844263?from=CiNii

記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

ニーズの多様化に伴い、いかにして設計上有利で合理的な材料を選定するかといった材料の適用技術に関する知識の体系化が重要な課題の一つに挙げられている。そこで本研究では、ニューラルネットワークと情報積算法を用いた初歩的な材料の選定支援システムを構築し、その有効性について検討した。その結果、次のことが明かになった。(1)要求機能を満たす材料の成分構成を学習させたニューラルネットワークは、ネットワークの形成に直接関与しなかった種々の要求機能に対しても妥当な成分構成を導いていることが、便覧や設計者から収集した情報との照合によって検証された。(2)ニューラルネットワークで推定された成分構成に近い材料の選定順位を情報積算法で導けることが、実際の選定例との照合によって検証された。

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加工終了後に寿命に達するような工具を選定することによって、マガジン内の工具本数の増大を抑制するといった働きをする工具管理システムの構築に、ニューラルネットワークと情報積算法の適用を検討した結果、次のことが明らかになった。(1)指定の加工条件下での加工開始および終了時と寿命時の工具の属性情報を推定するニューラルネットワークを構築し、その有効性を本研究での旋削実験を通して明らかにした。このことから、工具選定時に用いる情報積算法のシステムレンジとデザインレンジをニューラルネットワークで設定することができた。(2)本システムによる工具選定は、加工終了後に寿命に達するような順位で行われていることが本研究での実験結果に基づく選定順位との照合によって検証された。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人精密工学会  

工具メーカ等が推奨する切削条件で被削性不良が発生したときに、切削条件を修正して対処する熟練者の試行過程をファジィ積分と山登り法で模擬したシステムについて提案したが、熟練者に比べて多くの試行回数を必要とすることが問題となった。そこで本報では、修正後の切削条件による加工状態の評価を推定して状況に応じた修正量を導く熟練者のノウハウをニューラルネットワークで顕在化させ、探索の効率化を図ることにした。その結果、次のことが明らかになった。(1)切削条件の修正量とびびりの評価との関係を記したパターン情報を収集し、それをニューラルネットワークに学習させた。その結果、修正後の切削条件によるびびりの程度を推定できるモデルを構築することができた。(2)ニューラルネットワークを導入した本システムは、前報のシステムよりも高い評価を得ることができる切削条件を約1/2の試行回数で見つけ出せることが検証された。これによって、構築したニューラルネットワークが本報の目的である検索の効率化に貢献していることが明らかにされた。

DOI： 10.2493/jjspe.61.218

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00031197649?from=CiNii

記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人精密工学会  

微妙に変化する加工状態を熟練者が把握できる理由の1つに、各切削トラブルを評価する個々のコモンセンスと、それらを作業条件に応じて適用するレセプタの保有が挙げられる。そこで、このような熟練者の思考過程を模擬したシステムの構築について検討した結果、次のことが明らかになった。(1)びびりや切りくず処理性を評価する熟練者のコモンセンスをファジィ積分モデルで顕在化することができる、その有効性が本研究で設定した種々の作業条件下で検証された。(2)熟練者とファジィ積分モデルの評価を種々の作業条件下で比較することによって、ファジィ積分モデルの適用に関する情報収集を行った。そして、この比較を行う際に情報量の概念を導入し、ネットワークの汎用性を高めることができた。(3)作業条件に応じてコモンセンスを使い分けるレセプタのモデル化にニューラルネットワークを適用した。そして、その有効性がネットワークの形成に直接関与しない評価パターンを用いて検証された。(4)本研究で設定した30通りの作業条件下における本システムの加工状態の監視結果が熟練者の判断とほぼ一致していることから、熟練者の思考過程をファジィ積分とニューラルネットワークで体系化することができた。

DOI： 10.2493/jjspe.60.1014

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00027313053?from=CiNii

記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

製品に要求される機能の多様化が進むにつれて、設計・製造プロセスでの知的作業を支援するシステムの構築が望まれるようになってきた。特に、製品開発の効率化にあたっては、いかにして設計上有利で合理的な材料を選定するかといった材料の選定技術に関する知識の体系化が重要な課題の1つとして挙げられている。そこで本研究では、材料の選定技術に関する知識の体系化にニューラルネットワークの導入を提案し、その有効性を検討した。その結果、次のことが明らかになった。(1)便覧等や設計者から収集した情報に基づいて、材料の選定技術に関するパターン情報を作成することができた。(2)材料の選定情報を学習させたニューラルネットワークによるコンサルティングシステムは、本研究で設定した種々の要求機能に対しても妥当な材料を選定していることが、便覧や設計者から収集した情報との照会によって検証された。以上のことから、材料の選定技術をニューラルネットワークで体系化することができたといえる。

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工具の運用技術を向上させる工具管理システムでは、種々の作業条件下での工具の属性情報を推定する機能が要求される。そこで本報では、カメラから得られる工具の摩耗状態と加工条件に基づいて、残存寿命と摩耗形態を推定するシステムの構築に、画像処理技術とニューラルネットワークの導入を提案した。その結果、使用経歴の異なる工具をも考慮した本研究の実験範囲で、提案したシステムの有効性が検証された。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人精密工学会  

本研究は、工具メーカー等が推奨する切削条件でトラブルが発生した場合、切削条件を修正することによって対処する熟練者の試行過程のモデル化について提案した。その結果、次のことが明らかとなった。(1)びびりの程度を評価する熟練者の評価機能をファジィ積分でモデル表現することができた。(2)加工状態の評価に基づいて適正な加工環境を創造する切削条件の探索に、山登り法の導入を提案した。(3)評価機能と探索機能を備えた本システムは、本研究の範囲内でびびりが発生しやすい種々の作業条件下でも適正な加工環境を創造する切削条件を設定していることが検証された。

DOI： 10.2493/jjspe.60.255

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00025087437?from=CiNii

生産システムにおいて、加工能率は各切削行程でどのような工具を選定するかによって影響される。工具選定に関する最も複雑な問題の一つは、与えられた加工条件の下で可能な限り正確に寿命を評価することである。本論文では、切削工具の画像データと加工条件から工具寿命と摩擦形態を評価するニューラルネットワークに基づいたシステムが提案されている。研究の後、次のことが明らかとなった。(1)多くの実験データの集合をトレイニングさせた本システムは、旋削における種々の加工条件下でかなり良好な結果を作り出すことができる。(2)工具情報を総合する本手法は、切削工具の寿命と摩擦形態を予測するのに有効であることが証明された。

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記述言語：英語   掲載種別：研究論文（学術雑誌）  

最適な切削条件を決定するために、多くの方法が提案された。しかし、それ自体の各々は特別で、それが考案された状況に対してのみ可能な制限があった。したがって、それらの方法から導かれる切削条件は、機械加工現場において目安となる条件にすぎないといわざるおえない。一方、熟練した機械技術者は、機械加工の効率や被削性およびコストを考慮して切削条件の調整を行っている。本研究の目的は、熟練した機械技術者のノウハウを導入したシステムを実現することである。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人精密工学会  

熟練者は、機械加工における多くの知的作業に関与し、円滑な生産活動の進行に努めている。本研究では、加工中に得られる性質の異なった複数の観測情報を同時に処理し、工具交換時期を的確に判断する熟練者の評価構造をファジィ積分でモデル表現することについて検討した。その結果、以下の結論を得た。(1)性質の異なる複数の観測情報を組み合わせることにより、適切な工具交換時期の度合いを評価することが可能であるとわかった。(2)各種の観測情報を計測する熟練者の主観的尺度を、ファジィ積分におけるファジィ測度の同定手順によって顕在化することができた。これによって、工具交換時期を評価する熟練者の評価構造をファジィ積分でモデル表現することができた。(3)構築したファジィ積分モデルは、インプロセス計測による工具交換時期の評価にも対応でき、ある程度の加工条件の変更に対しても、その評価結果が妥当であることを確認できた。

DOI： 10.2493/jjspe.58.993

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00015478344?from=CiNii

旋削加工に携わる作業者は、切削作業の行い易さを判断する基準作業条件とそれに付随する基準切削条件を加工ノウハウとして体得している。そして、与えられた作業条件が基準作業条件と異なるときに、基準の切削条件を修正して適正な加工環境を創り出すように努めている。本研究は、このような作業者の思考過程を、ニューラルネットワークとファジィ推論によってモデル表現することについて検討した。その結果、以下のことが明かとなった。(1)基準作業条件との差異と推定される被削性不良の関係を記した非線形的なパターン情報をニューラルネットワークに学習させ、被削性不良の程度を予測するモデルを構築することができた。(2)被削性不良を抑制するために、基準切削条件の修正量を導く作業者の思考過程をファジィ推論によってモデル表現することができた。(3)2つのモデルを合わせて構築した切削条件設定システムは、被削性不良が発生し易い作業条件に対しても適切な切削条件を設定していることがわかった。このことから、種々の作業条件に対して適切な切削条件を設定する作業者の思考過程をモデル表現することができたと考えられる。

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旋削加工に携わる熟練者は、経験によって培われた定性的な加工ノウハウに基づいて、加工精度の向上に努めている。そして彼らが創成する部品形状の加工精度は、解析的手法による数学モデルに基づいた加工システムから創り出されたものよりも優っているといわれている。本研究は、この柔軟かつ優れた熟練者の加工ノウハウをモデル表現することについて検討した。その手順として得られた結果を要約すると、以下のようになる。(1)加工精度の向上を目指す熟練者が、制御規制を創成あるいは修正する際に駆使する定性的な基本戦略(経験測)を獲得した。(2)獲得した基本戦略に基づいて制御規則を修正する学習アルゴリズムとファジィ制御により、加工精度の向上に取り組む熟練者の試行課程をモデル表現することができた。(3)本研究の制御法を用いて旋削した結果、「寸法精度を出し難い」とされる種々の部品形状に対して、寸法公差IT7級を満足する加工精度を得ることができた。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：公益社団法人精密工学会  

熟練者は機械部品図から旋削加工物のびびりやすさを直感的に評価するノウハウを持つ。本研究は熟練者が機械部品図から知覚する形状特徴と、切削びびりの概念との因果関係を解明して、そのびびり評価構造モデルを構築することを目的とした。解明手順と得られた結果を要約すると、以下のようである。(1)熟練者に形成されている旋削加工物のびびりやすさに関する順序列を、機械部品図間のファジィ半順序関係から獲得した。(2)順序列に与えたびびりやすさのグレードと旋削加工物の形状特徴との間の統計的相関から、びびりやすい旋削加工物の属性を明確にすることができた。(3)熟練者が旋削加工物の属性を重視する主観的な測度を、ファジィ測度に同定させることができた。これによって、旋削加工物のびびりやすさ評価の構造モデルとして、ファジィ測度によるファジィ積分を与えることができた。

DOI： 10.2493/jjspe.55.1211

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その他リンク： https://jlc.jst.go.jp/DN/JALC/00226090663?from=CiNii

熟練者による砥石の切れ味評価の構造を、ファジィ積分モデルによって組織化することについて検討した。その結果、以下の結論を得た。(1)熟練者は切れ味評価の基準を数箇所の周波数帯域の音の大きさに置いていることが明らかとなった。(2)熟練者は聴感した音の大きさを主観的測度によって計量して、切れ味を評価していると推考される。そこで、彼の持つ測度をファジィ積分モデルにおけるファジィ測度に同定させてみたところ、かなり良い成績を収めた。よって熟練者の切れ味評価の構造はファジィ積分モデルによって組織化できることがわかった。(3)組織化されたファジィ積分モデルはインプロセス計測にも対応でき、評価結果の妥当性も確認できた。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

旋削条件を意思決定するシステムの多くは工学的法則を基盤に構築され、成功を収めている。本研究では、熟練者の主観的な経験則を重視するシステムの構築を目指した。提案する方法論は、(1) 旋削加工に精通する過程で記憶される被削性と旋削条件との間の写像関係を、しきい値論理で取り扱う。(2) 被削性不良を決定するための熟練者の潜在意識下にある経験則をファジィ関係で表現することによって、症状入力に対するファジィ合成の逆演算ができ、原因究明のための推論ができる。である。これによって、目的とするシステムを構築することができ、その有効性を検証することができた。

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

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記述言語：日本語   出版者・発行元：一般社団法人日本機械学会  

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記述言語：日本語   出版者・発行元：日本材料学会  

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熟練者の技能が機械加工に活かされている。しかし、彼らの技能を体型化することは非常に難しい。なぜならば、技能は定性的な表現によって形成されているからである。ファジィ理論は、このような問題を解決するのに適している。そこで本研究では、ファジィ理論を用いた生産加工ソフトウェアの構築を試みた。その結果、熟練者の技能をファジィ理論で体型化できることを実験結果との照号によって、明らかにすることができた。

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開催地：クリエイションコア東大阪  

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前報では、FRP積層板の曲げ疲労損傷度の評価にAE法を適用し、その有効壊死\について報告した。さて、構造物の信頼性と安全の確保には、亀裂の検出と進展挙動の予測が重要になる。それ故、赤外線サーモグラフィによる亀裂の検出に関する研究が行われている。しかしながら、複雑な要因が含まれる亀裂の進展挙動を予測するためには、観察結果から得られた規則を上手く利用することができる方法論の確立が必要となる。そこで本研究では、熱画像から検出された亀裂の特徴としてグラフ情報が収集され、その情報から導かれた規則に基づいて亀裂の進展挙動を予測するシステムについて報告する。すなわち、3次元空間でのグラフ情報は、熱画像を「減算処理→ライン計測による最高温度と位置情報の抽出→グラフ理論の適用」の順で処理することによって得られる。そして、亀裂進展の挙動は、データベース内のどのタイプに類似しているかに基づいて予測される。本システムの有効性を検討した結果、つぎのことが明らかとなった。(1)減算処理とライン計測によって亀裂部分の温度分布と亀裂形状を明確にすることができた。(2)亀裂形状のグラフ化に関する規則が実験結果から導かれ、亀裂進展の特徴に関するグラフ情報を定量的に抽出することができた。(3)実験結果と予測結果を比較したところ、本システムの予測が妥当であることがわかった。

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疲労試験の間にCFRPの損傷を評価することは難しい．ウェーブレット変換(WT)は信号解析の有効な方法である．時間－周波数平面でのwavelet係数の模様は，信号の有益な特徴づけを行うことができる．本報では，周期的な曲げ応力によるCFRP積層板のAE信号が疲労試験の間に記録され，積層板の損傷と破壊モードを評価するためにWTで解析された．各疲労段階でのwavelet係数の模様を観察することによって，つぎのことが明らかになった．(1)ウェーブレット変換結果は信号の特徴を表現しているので，一目で疲労損傷や破壊モードによって異なる信号を識別することができる．(2)いくつかの破壊モードと各破壊モードの発生時間差が1つの信号内に存在することが，ウェーブレット変換結果で証明された．(3)提案した方法によって、CFRP積層板の疲労損傷や破壊が非破壊的検査によって評価できることが証明された．

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構造部材の健全性を評価する際のAE法について紹介する．そして，検出された信号を処理するときに注目されているフラクタル理論，ニューラルネットワーク，ウェーブレット変換結果などについて紹介し，それらの手法の適用例について述べた．

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多くのセラミックコーティング材が過酷な環境条件下で使用されている。このようなことから、より優れたコーティング材を開発するために、皮膜の機械的特性を評価する方法論の確立が必要不可欠となる。前報までに、異なる窒素ガス分圧の下で異なる母材に成膜された膜厚5μmの9種類のTiN皮膜がスクラッチされ、検出されたAE信号と破壊モード（クラック、チッピング、剥離）との関係が調べられた。その結果、以下のことが明らかとなった。(1)破壊モードは、AE振幅分布で決定されたフラクタル次元によって識別された。(2)破壊モード推移は、ウェーブレット変換(WT)による解析によって評価された。そこで本報では、wavelet係数の時間変動波形と線形解析およびファジィ推論がスクラッチ痕の状態を評価するために用いられた。実験結果から、スクラッチ痕の状態は本手法によって評価されることがわかった。

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高弾性・高強度・高じん性を得るために、種々の母材と繊維の複合化が進められている。特に、繊維強化樹脂（FRP）は、軽量で耐久性と成形性に優れていることから、種々の産業分野における構造材料として重要な地位を占めるようになってきた。しかし、内部構造が不均一であるために、『強化繊維、繊維／樹脂界面、樹脂』の各所で起こる損傷や破壊の発生機構が極めて複雑になり、このことが構造材料としての信頼性と安全性を評価する際の問題点として取り挙げられている。特に、疲労による破壊機構の解明と損傷度の評価に関する研究が重要な課題となっている。このようなことから、破壊機構の解明に有効であるとされているAEの『事象数、事象の活性度、振幅分布、周波数成分』を適用した研究が行われている。しかし、破壊機構の解明や損傷度を評価するには、検査現場で検出される1事象のAE信号中に内在する環境雑音や種々の破壊因子の発生時刻を捉える必要がある。よって、周波数（破壊因子）の発生時刻も抽出可能なウェーブレット変換（WT）による『時間一周波数解析』を導入した研究が注目されるようになってきた。そこで本研究では、一方向プリプレグシートを積層させたCFRP積層板とGFRP積層板（配向角［0°］、［0°／90°］、［±45°］の3種類）の構造特性から、曲げ疲労に関するさまざまな問題が予想されるので、3点曲げ疲労試験中に検出されるAE信号に着目し、そのWT結果から得られる情報が疲労による破壊機構の解明と損傷度の評価に有効であるかを検討することにした。

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CFRPとGFRP積層板の曲げ疲労試験中に検出されるAE信号をウェーブレット変換(Wavelet transform:WT)し,その変換結果の定量的な特徴表現にフラクタル次元を用いた．そして,WT結果の特徴と積層構造から疲労損傷度を評価するニューラルネットワークを構築し,その有効性を実験結果との照合によって明らかにした．

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多くのセラミックコーティング材が過酷な環境条件下で使用されている．このようなことから，より優れたコーティング材を開発するために，皮膜の機械的特性を評価する方法論の確立が必要不可欠となる．前報までに，異なる窒素ガス分圧の下で異なる母材に成膜された膜厚5μmの9種類のTiN皮膜がスクラッチされ，検出されたAE信号と破壊モード（クラック，チッピング，剥離）との関係が調べられた．その結果，以下のことが明らかとなった．(1)破壊モードは，AE振幅分布で決定されたフラクタル次元によって識別された．(2)破壊モードの推移は，ウェーブレット変換（WT)による解析によって評価された．そこで本報では，wavelet係数の時間変動波形と線形解析およびファジィ推論がスクラッチ痕の状態を評価するために用いられた．実験結果から，スクラッチ痕の状態は本手法によって評価されることがわかった．

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機械的特性を表面から内部まで変える傾斜機能材料(FGM)は，優れた機械的特性を有しているために厳しい使用条件下に用いられている．それゆえ，優れたFGMの作成のため，内部の構造状態を把握するための方法論を確立することが望まれている．本研究では，繊維強化プラスティック(FRP)の積層版がFGMの代替として用いられた．炭素とガラス繊維の積層板の試験片がスクラッチされた．そして，アコースティックエミッション(AE)による内部構造に認識法が提案された．その結果，次のことが明らかとなった．(1)検出されたAE信号の特徴と試験片の違いの関係が調べられた．(2)AE振幅分布から決定されたフラクタル次元mは材料内の繊維の違いに依存することがわかった．これらの実験結果から，材料の構造認識はスクラッチ試験によって決定されたフラクタル次元mから評価することができる，ということがわかった．

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構造部材の使用環境に適するように積極的に損傷を制御する新しい概念が，材料科学において注目されている．その概念は，スマート材料またはスマート構造と呼ばれている．概念を導入することによって，材料または構造は有機体のような機能（すなわち，感覚，思考，アクション）を持つことが可能となる．一方，社会活動に対する莫大な損害が材料の破壊によって引き起こされるので，コーティング材料の損傷や破壊を評価することは非常に重要である．本研究では，皮膜損傷抑制に関する基礎的な研究が提案されている．スマート材料は，損傷を検出するセンサ，損傷に応じた適切な信号を推定するプロセッサ，推定された信号に基づいて行動を起こすアクチュエータ，を持っている．皮膜の損傷抑制の効果は，実験結果から明らかとなった．

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CFRPは構造材料として重要な地位を占めているが，疲労による破壊機構の解明と損傷度の評価に関する研究が重要な課題として挙げられている．そこで本研究では，構造特性の異なる3種類のCFRP積層板([0°],[0°/90°],[±45°])の曲げ疲労試験中に発生するAE信号の計測を行った．そして，検出信号を周波数成分（各破壊因子）の時間情報をも把握することができるウェーブレット変換で処理した変換結果の特徴と積層構造から疲労損傷度と破壊機構を予測・評価するモデルを構築し,その有効性を実験結果との照合によって明らかにした．

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構造物の安全を保証する際、非破壊検査（NDT）として有益な磁気AE（MAE）によって非破壊的に部材の状態を評価することは重要である。なぜなら、MAE信号は応用力状態や微視的構造変化に敏感に影響するからである。そこで本研究では、強磁性体のMAE信号をDisplacement型とShear型のAEセンサで検出し、それをウェーブレット変換した。時間－周波数平面上のwavelet係数のマッピングは、検出信号の特徴づけに有効である。その解析結果から、低周波数成分（150～300kHz）と高周波数成分（400～800kHz）が異なる磁化効果によって引き起こされるということがわかった。すなわち、Displacement型のセンサで検出された低周波数成分は磁壁の不連続移動に起因し、Shear型センサで検出された高周波数成分は飽和磁化範囲で検出されることから、回転磁化に起因していることがわかった。

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スポット溶接継手は構造物の構成要素として広く用いられている。継手の品質管理において、最も重要な課題の一つは、非破壊検査によって検出された情報から引張せん断荷重のような接合強さをできるだけ正確かつ定量的に評価することである。本研究では、個々のスポット溶接継手の引張せん断荷重を評価するために、超音波探傷装置とニューラルネットワークに基づくシステムが提案されている。そのニューラルネットワークは超音波探傷による溶接範囲の走査グラフと継手の引張せん断荷重との相互関係を記したパターン集合を学習することによって形成されている。そのネットワークの入力は溶接範囲の各走査位置におけるエコー高さである。システムの出力は実験結果との比較によって検査され、システムの有効性が検証された。

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磁化過程における強磁性材料の磁壁の不規則な運動は、acoustic emission (MAE)を発生する。MAEの挙動は、微小な材料の構造変化によって影響される。本報において、我々は、MAE信号のウェーブレット変換(WT)を用いた応力測定のための有効な方法を記述する。変位型センサによる炭素網のMAE信号は、弾性域の各引張応力で測定された。実験結果から、時間-周波数の平面におけwavelet係数が信号の特徴を表現していることが明瞭であった。したがって、我々は、構造部材の応力をwavelet係数の監視によって評価できることを示すことができた。

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構造部材の劣化のメカニズムと進行速度は使用材種・使用環境・運転履歴によって異なるにも関わらず、その対処は設計段階よりも主に運転保守の段階で講じられている。よって、構造物の安全性と信頼性の確保には、部材の劣化状態を把握・評価する非破壊検査が重要な役割を果たすことになる。このようなことから、変形・破壊の際に生じる弾性波を扱うAE(Acoustic Emission)法が注目されている。AE法は、(1)複雑な形状の検査対象や計測機を置けない狭い場所の欠陥検出が可能、(2)動的な微視的破壊現象の検出、といった特徴を有し、構造物の安全性と信頼性を確保するための高度化・定量化に向けた研究と技術開発が進められている。そこで、我々の研究室で行っている『AE信号のフラクタル解析』『AE信号のウェーブレット変換』『スマート構造・材料におけるAEの役割』の一部を紹介する。

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強化繊維・繊維/樹脂界面・樹脂の各所で起こるFRPの疲労破壊は極めて複雑なので、予期し得ないトラブルの多発が問題となっている。そこで本研究では、FRP積層板の疲労試験中に検出されるAE信号をウェーブレット変換し、その結果が破壊機構や損傷度を把握・評価する際に有効であるかを検討した結果について報告する。

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強磁性材料の微視的構造変化を検知する手法の一つに磁気AE(MAE)法がある。そこで本研究では、変位型センサとShearセンサで検出されたMAEをFFTとウェーブレット変換(WT)で解析し、その解析結果に基づいてMAEの挙動を検討するとともに、MAEによる非破壊検査の可能性について報告する。

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部材の応力状態を非破壊的に把握することは、構造物の安全性を評価する上で重要である。よって、多くの応力測定法が提案されてきたが、それらは表面近傍しか測定できないという欠点がある。一方、強磁性材料の磁化過程における磁壁移動によって生じるAE(MAE)は材料内部の構造変化に敏感で、他の応力測定法よりも内部状態を把握できることから、MAEによる応力測定法の確立が望まれている。そこで本研究では、変位型センサで検出された各応力(弾性域)でのMAEの特徴抽出をウェーブレット変換(WT)で行った。その結果、MAEのWTが部材の応力測定に関する新たな手法となり得る可能性が明らかとなった。

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部材の損傷状態を把握し、構造物の破壊を未然に防ぐ非破壊検査法が注目されている。その検査法の一つに、強磁性材料の磁化過程で発生する弾性波現象を利用し、材料内部の微視的構造変化や応力状態を検知する磁気AE(MAE)法がある。しかし、MAEの発生機構や特性が十分に解明されていないために、この手法の特徴を活かした検査法が確立されていないのが現状である。そこで本研究では、MAEによる非破壊検査法を確立するために、変位型センサで検出した純鉄のMAEをFFTとウェーブレット変換で処理し、MAEの発生機構について検討した結果について報告する。

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炭素繊維と母材樹脂で構成されるCFRPは種々の分野で使用され、構造部材として重要な地位を占めるようになってきた。しかし、破壊機構が極めて複雑なので、予期せぬ疲労損傷や疲労破壊に関する問題が多発し、社会的に多大な影響を与えている。そこで本研究では、積層構造上の特性から曲げ疲労に関する多くの問題が予想されるので、FRP積層板の曲げ疲労試験中に検出されたAE波に含まれる多くの破壊情報を、時間一周波数解析が可能なウェーブレット変換(WT)で処理した結果、WTが疲労損傷度を評価するにあって有効な手法であることがわかった。

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セラミックスなどの耐熱・耐熱衝撃材の開発が進められているが、セラミックスのみで複数の要求機能を満たすのは困難であり、皮膜と母材の特性を併せ持つコーティング材が構造部材として使用されている。しかし、急激な温度変化によって皮膜が破壊しやすいという欠点を有する。このため、熱衝撃による皮膜の損傷状態を詳細かつ迅速に把握できる評価法の確立が重要な課題となっている。そこで本研究では、PVD法で生成されたTiN皮膜にYAGレーザによる熱衝撃疲労試験を行い、微視的破壊挙動の把握に活用されるAE信号のウェーブレット変換結果とAE信号の特微量を用いて、皮膜の損傷状態を把握・評価することについて検討した結果を報告する。

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過酷な環境下で使用される部材にセラミックスを被覆した材料が採用され、優れた成果を収めている。しかし、皮膜の機械的強度と母材との密着性に関する決定的な評価法が確立されていないことが、コーティング材の開発にあたっての重要な課題となっている。さて、皮膜の強度や密着性の評価には、微細な割れの発生や成長を敏感かつリアルタイムに検知することができる計測法を用いなければならないことから、AE法が注目されている。そこで本研究では、スクラッチ試験による皮膜の破壊過程で検出されたAE波のウェーブレット変換による皮膜の破壊機構と破壊形態について報告する。

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AE計測は種々の材料の破壊モードと動力学を研究するのに有効である。強磁性材料における磁化過程での磁壁の不規則な移動がAEを作り出す。それは、MAEと呼ばれている。MAEの挙動は磁気性材料における構造変化に敏感に反応する。我々の目的は、MAE信号をモニタリングすることによって構造部材に負荷された正確な応力を予測することである。本報では、MAE信号のウェーブレット変換が正確な応力予測に新たな有用な手法となるかが論じられている。変位型センサで弾性域内の各応力における炭素鋼のMAE信号が測られた。その信号のウェーブレット変換結果から、時間一周波数におけるwavelet coefficientの分布が引張応力の負荷によって検出された信号の特徴を描いているので、その違いを一目で識別できることが明らかとなった。それ故、その図の特徴を監視することによって、構造部材に負荷された正確な応力を予測できる可能性を見出すことができた。

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部材の余寿命や応力履歴を非破壊検査で検知することは、経年使用された構造物の疲労破壊を予知する上で非常に重要である。そこで本報では、機械構造用炭素鋼S45Cによる低サイクル疲労試験で生じた材料内部の微視的構造変化に伴う磁気AEと磁気特性の挙動を調べ、それに基づいて疲労損傷度N/Nfと疲労条件(応力振幅σaと応力比R)を定量的に評価することを検討した結果、以下のことが明らかになった。(1)磁気AEの各パラメータ(AE計数、平均事象エネルギ、最大振幅電圧)は疲労の初期で急激に増加してピークに達したのち、疲労損傷度0.25付近まで減少して極小値に至る。(2)磁気AEの各パラメータは、応力振幅や応力比といった疲労条件によって、挙動が異なる。(3)飽和磁束密度は、疲労損傷度の増加に伴って減少する傾向を示す。(4)両振りの場合、疲労損傷度に伴う飽和磁束密度の挙動は応力振幅によって異なるが、片振りの場合は異ならない。(5)磁気AEと磁気特性に関する情報を学習したニューラルネットワークは、疲労損傷度と疲労条件を定量的に予測・評価できることが、種々の疲労試験結果によって検証された。

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SUS基板上にコーティングされたTiN皮膜の破壊特性を、スクラッチ試験中(垂直荷重を連続的に負荷)に検出されたAE事象数と振幅から求めたフラクタル理論のm値に基づいて評価するスクラッチ試験機について報告する。

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溶接部材は、さまざまな製品の構成要素に用いられている。このため、部材に要求される機能(例えば、せん断強さや引張強さ等)を非破壊的に評価し、製品の品質を管理することが強く望まれている。そこで本研究では、スポット溶接継手の溶接部を磁化する過程で検出されるAE波(磁気AE: Magnetomechanical Acoustic Emission)を測定し、溶接部の接合面積や引張せん断荷重との関係を調べた。そして、磁気AEをスポット溶接部材の非破壊的検査法として適用できるかを検討した結果について報告する。

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金属材料の表面に硬質皮膜をコーティングした材料の耐熱性を定量的に評価することが望まれている。そこで本研究では、SUS304の基板上にイオンプレーティング法で作成されたTiN皮膜に対してYAGレーザによる熱衝撃疲労試験を行い、このときに検出されたAEと皮膜の損傷状態を特徴づける画面情報との関係を検討した結果、以下のことが明らかになった。(1)試験中に検出されたAEと皮膜の損傷状態を特徴づける画像情報(面積の割合と格子点数)との間には、本実験で行ったレーザ照射条件(照射エネルギ)の違いによらず一定の関係が認められた。(2)検出されたAEと損傷部の画像情報との関係を数式化したことにより、試験中に検出されたAEから皮膜の損傷状態を定量的に評価できる可能性を示せた。

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金属材料の表面に硬質皮膜をコーティングして耐熱性を高めた材料が、高温での過酷な使用環境下で用いられるようになってきた。このようなことから、表面に形成された皮膜の耐熱衝撃性を定量的に把握するための評価法を確立することが望まれている。そこで本研究では、SUS304の基板上にイオンプレーティング法で作成されたTiN皮膜にYAGレーザによる熱衝撃疲労試験を行い、このときに検出されたAEと皮膜の損傷状態を特徴づける画像情報との関係を調べた結果、AE信号から皮膜の損傷状態を定量的に評価できることがわかった。

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部材の疲労損傷度と疲労条件を非破壊的に検知することは、構造物に対する疲労破壊の予知と設計技術を向上させる上で極めて重要である。そこで本研究では、機械構造用炭素鋼S45Cの低サイクル疲労試験(片振りと両振り)を行い、磁気AEと磁気特性に関する情報を収集した。そして、その情報に基づいて疲労条件(応力振幅と応力比)と疲労損傷度(繰返し数比)を予測・評価するシステムの構築にニューラルネットワークを適用した結果について報告する。

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