高性能・高機能の機械構造物の開発に伴い,その用途に応じて様々な材料が使用されています。 構造物には高い安全性や信頼性が要求されるため,使用する材料が 「どのようにして破壊するのか(破壊メカニズム)」, そして「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 理解することが重要です。
画期的な新しい材料が開発されたとしても, その性質や破壊の仕組みを十分に理解しないまま使用することは大変危険です。 様々な試験や解析を通して材料をよく理解したうえで使用することが, 安全な機械構造物を実現するために重要です。
本研究室では,構造用材料,主に セラミックスや 炭素繊維強化プラスチック(CFRP) を対象として,力学的試験,理論解析,確率論およびデータサイエンスを用い, 材料の破壊メカニズムや強度・寿命を調査して 「安全性」をサイエンスしています。 いわば「材料のお医者さん」であり, 破壊を専門とする「破壊屋(Hakai-ya)」の研究室です。
本研究室では,CFRPやセラミックスなどの材料を対象に, 実験による破壊現象の観察,強度・寿命評価, 確率過程による理論解析, AE(Acoustic Emission)などの実験データを利用した データサイエンス, さらにCFRPのリサイクル技術などについて研究しています。
※上の画像は,本研究室の研究内容を分かりやすく視覚的に表現するために 作成したイメージ画像です。 実際に使用している試験装置・試料・実験結果・解析結果・実験データを そのまま示したものではありません。
本研究室では,材料の「破壊」をキーワードとして, 実験・理論解析・データサイエンスを組み合わせながら, 主に以下の研究に取り組んでいます。
● CFRPの加工・損傷・破壊
CFRPのせん断加工(パンチプレスやせん断切断)を対象として,
加工時に発生する変形,損傷,層間はく離,破壊のメカニズムを研究しています。
AE計測やデータサイエンスによる損傷状態の解析にも取り組んでいます。
● CFRPのリサイクル
使用済みCFRPから炭素繊維と樹脂を分離し,
炭素繊維を再利用するためのリサイクル技術を研究しています。
● 確率過程・データサイエンス
マルコフ過程などの確率過程論を材料の損傷・破壊問題に応用しています。
また,AEなどの時系列データに隠れマルコフモデルを適用し,
観測データから材料内部の状態や状態遷移構造を推定する研究にも取り組んでいます。