松田研究室

研究の内容

高性能・高機能の機械構造物開発に伴い,その用途に応じて様々な材料が使用されています。構造物は高い安全性や信頼性が要求されるため,使用する材料は「どのようにして破壊するのか(破壊メカニズム)」,「どのくらいまで使えるのか・耐えられるのか(強度や寿命)」を知る必要があります。画期的な新しい材料が開発されたとしても,理解せず,すぐに使うことは大変危険です。必ず広範な試験等を行って,よく理解してから使うことが大変重要です。本研究室では,構造用材料(主にセラミックスや炭素繊維強化複合材料(CFRP))の破壊メカニズムや強度・寿命を力学的試験および理論的解析より調査して「安全性」をサイエンスしています(材料のお医者さんでもあります)。破壊を専門とする破壊屋(Hakai-ya)さんの研究室です。

お気に入りの名言「創造の前に破壊あり…だ」(ドラゴンボール超 破壊神 ビルス 名言集より)

テレビで放送されました

> 2023年8月2日テレビ新広島「発見!アドレナ人」で本研究室が紹介されました。提供のホーコス株式会社がアップしたYoutubeのページです。左の画像をクリックすれば動画を視聴できます。

研究紹介動画

研究紹介の動画です(視聴は左の画像をクリック)。

繊維強化プラスチック(FRP)って何?~ハンドレイアップ成形にチャレンジ~

ハンドレイアップ成形動画です(視聴は左の画像をクリック)。

<炭素繊維強化型プラスチック(CFRP)およびプラスチックに関する研究>

CFRPのせん断加工法の開発

研究期間:2013年度~

高比強度を有するCFRPは,自動車など大量生産部品として適用が拡大しています。基本的にニアネットシェイプで成形されますが,その後のトリミングや穴あけなどの2次加工は必要であり,タクトタイム短縮が急務です。金属ではすでに短時間で可能な2次加工技術はありますが,CFRPに対してはありません。そのため,金属と同じようにタクトタイムを短縮して加工できる技術開発を目指しています。金属は塑性変形を応用していますが,異方性を有するCFRPは脆性的な破壊挙動を示すため,塑性変形ではなく,CFRP特有の変形・損傷・破壊を考えなければなりません。現在は,最も汎用なパンチプレス加工を対象とし,CFRP特有の変形・損傷・破壊について,実験的および理論的に,かつデータサイエンスを駆使して研究を進めています。


<研究成果>

・日本複合材料学会誌,49(2), pp.48-56(2023)
・J. Compos. Mater., 55(28), pp.4111-4124 (2021.12)
・(株)技術情報協会,pp.450~462(2019.6.28),ISBN:978-4-86104-752-7
・日本複合材料学会誌,42(1), pp.13-22(2016)

<研究助成>

・本研究の一部は公益財団法人 京都技術科学センター 2022年度研究開発助成の助成を受けました。
テーマ:衝撃パンチング穿孔を有するCFRP積層板のインピーダンスモニタリングによる引張損傷挙動の解明
・本研究の一部は天田財団 一般研究開発助成 AF-2021018-B3の助成を受けました。
テーマ:CFRP積層板のパンチプレス細穴加工法の基礎研究
・本研究の一部は天田財団 奨励研究助成A(若手研究者)AF-2017039の助成を受けました。
テーマ:CFRP積層板のパンチプレス加工に及ぼすマイナスクリアランス効果の解明


・本研究の一部はスズキ財団平成29年度 若手科学技術研究助成を受けました。
テーマ:異方性CFRP積層板の落錘衝撃アシストによるパンチプレス加工法の開発
・本研究の一部はスズキ財団2024年度 科学技術研究助成(一般)を受けました。
テーマ:パンチ加工の最適化に向けたAEデータのデータサイエンスによる層間はく離発生同定手法の開発



・本研究の一部は公益財団法人JKA2021年度機械振興補助事業 若手研究の助成を受けました。
テーマ:CFRPのためのインパクトパンチプレス加工法の最適化補助事業

成果公表



CFRPのリサイクル技術に関する研究

研究期間:2018年度~

CFRPは,航空機や自動車など大量生産部品として適用されています。その後,自動車であれば約10年ほどで使用を終えるため将来的にCFRPは使用済み廃材として大量に排出されることが想定されています。そのため,経済性および環境負荷低減の観点から使用済みCFRPをリサイクルする技術が要求されています。そこで,本研究室の得意な破壊を応用し,電気的および熱的な効果による炭素繊維と樹脂の分離技術開発を進めています。


<受賞>

・公益財団法人エレキテル尾崎財団 第31回源内賞

<研究成果>

・Compos. A.178 2024.3, 107991
・Adv. Compos. Mater. 32(4), 2023,pp.519-531
・Compos. Struct.251(15) 2022.7, 115603
・Sep. Purif. Technol.251(15)2020.11
・Compos. Struct.234(15) 2020.2, 111665
・Sep. Purif. Technol.231(16)2020.1, 115885

<研究助成>

本研究は科学研究費基盤研究(C)(26820015,22K04714)研究助成を受けました。
テーマ:電気インピーダンス法を併用したCFRPのバイポーラ型電気分離メカニズムの解明





本研究の一部は近藤記念財団 令和2年度(第7回)研究助成を受けました。
テーマ:電気ショックを援用した熱分解法によるCFRPリサイクル技術の最適化




・本研究の一部はスズキ財団令和2年度 一般 科学技術研究助成を受けました。
テーマ:ハイブリッド熱分解法によるCFRPリサイクル技術の最適化



<数理モデルに関する研究>

確率過程の応用

研究期間:2019年度~

工学分野における信頼性を確保するためには,対象物の時間とともに移り変わる現象を確率論的に理解する必要があります。そこで,日本材料学会信頼性工学部門委員会において確率過程応用研究分科会を発足し,実在する材料・構造物の損傷・破壊問題を対象にこれを確率過程論に応用することを試みています。

<分科会web>

 

<研究成果>

・材料,Vol.73,No.3 (2024).
・材料(連載講座),Vol.70,No.10 (2021), pp.782-787.