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論文

Electroplating of Ni microstructures on the cross section of Cu wire using PMMA mother fabricated by proton beam writing

田邊 祐介*; 岩本 隆志*; 高橋 潤一*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

JAEA-Review 2012-046, JAEA Takasaki Annual Report 2011, P. 129, 2013/01

In this study, the Ni microstructures were attempted to be fabricated on a distal surface of Cu wires with a diameter of 1.0 mm aiming at the use for imprint lithography. Firstly a PMMA master block was fabricated on the distal surface by exposing PB with beam size of 1.1 $$mu$$m at 3.0 MeV and developing it by IPA-water for electroplating. The master block was composed of the 4-$$mu$$m wide lines with pitches of 25 $$mu$$m and depths of 20 $$mu$$m. Secondly the electroplating was performed on the PMMA master block using a nickel sulfamate bath. Thirdly the electroplated Ni surface was mechanically polished easily to remove PMMA by smoothing its surface. Finally, the Ni microstructures with 20.5 $$mu$$m were fabricated by removing the PMMA after polishing. We additionally performed UV imprint lithography of the photosensitive polymer using the Ni microstructures as a mold. The observation result of SEM images of Ni microstructures and UV imprinted grooves showed that their imprinted grooves were successfully transferred by way of the Ni microstructures from the PMMA master block using the combination of the electroplating and imprinting.

論文

Electroforming of Ni mold using high-aspect-ratio PMMA microstructures fabricated by proton beam writing

田邊 祐介*; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

JAEA-Review 2011-043, JAEA Takasaki Annual Report 2010, P. 163, 2012/01

We report on Ni electroforming using high-aspect-ratio PMMA microstructures by Proton Beam Writing (PBW). There are several issues to be addressed in the fabrication process of Ni molds with a high-aspect-ratio using the PMMA microstructures. First, the residual PMMA was observed on the sidewall of PMMA master block by increasing the thickness of its master block. Second, the small voids were formed in the Ni molds when the high-aspect ratio PMMA master blocks were used. These problems ware resolved using the PMMA master blocks fabricated by PBW on the condition of the higher dose exposure than ordinal one and using a seed layer of a 600-$$mu$$m thick Cu substrate evaporated on the Si substrate before spin-coating the PMMA film. The 30-$$mu$$m PMMA master block with the aspect ratio of 30 was successfully fabricated using the above procedures. Using this PMMA master block, the Ni mold with 30-$$mu$$m thick on the Cu substrate was successfully electroformed without voids from the observation of the cross section revealed by a FIB. Furthermore, a Ni mold with grids and circle patterns was also successfully fabricated using a 15-$$mu$$m thick PMMA film spin-coated on a Cu substrate. The result of the thermal imprint using the Ni mold demonstrated that the high aspect structure was transferred on a PMMA film without damages of the Ni mold even after many trials.

論文

Electroforming of Ni mold for imprint lithography using high-aspect-ratio PMMA microstructures fabricated by proton beam writing

田邊 祐介*; 西川 宏之*; 関 佳裕*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 渡辺 徹*; 関口 淳*

Microelectronic Engineering, 88(8), p.2145 - 2148, 2011/08

 被引用回数:9 パーセンタイル:47.41(Engineering, Electrical & Electronic)

Proton Beam Writing (PBW) is a direct-write technique using focused MeV proton beams. Electroforming Ni molds with high-aspect-ratio are developed for imprint lithography using master blocks of PMMA micro-structures fabricated by PBW. In this development, two problems happened as follows; the master blocks with unmelted PMMA remaining into the PMMA micro-structure in the etching process after PBW and the Ni molds with defectively transcriptional structures electroformed on the clear master blocks of its PMMA micro-structure. In this report, the two relations between the PMMA structures and the etching process and between their structures and the electroforming process were individually studied to solve the problems. In the conference, we will present the two problems, the several researches for their solutions and the trial production results of the electroforming Ni molds using the master blocks of the high-aspect-ratio PMMA micro-structures fabricated by PBW.

論文

Soft-lithographic methods for the fabrication of dielectrophoretic devices using molds by proton beam writing

椎根 康晴*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 金光 薫*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*

Microelectronic Engineering, 87(5-8), p.835 - 838, 2010/05

 被引用回数:7 パーセンタイル:42.54(Engineering, Electrical & Electronic)

Proton Beam Writing (PBW) is a direct writing process using a MeV focused proton beam. The previous performance examinations of the dielectrophoretic (DEP) devices, the high-aspect-ratio micro-structures with the pillar arrays and the fluidic channels fabricated by PBW, showed that spatially modulated electric fields were effective for trapping Escherichia coli. The reproduction of the DEP device using PBW only is, however, unsuitable because it takes a lot of time to fabricate complicated and large area structures. In this study, the fabrication technique of the micro fluidic channel, combining a soft lithography and PBW techniques, was introduced to improve the productivity of the DEP devices. The prototypes of DEP deceives including SU-8 high-aspect-ratio pillar arrays in the micro fluidic channel were developed using the fabrication technique. Especially the pillar arrays in these devices were produced by 1.0 or 1.7 MeV proton beams focused around 1 $$mu$$m in diameter. The observation of the DEP devices using an optical microscope image showed that the pillar arrays were successfully included in the micro fluidic channel. The prototyping capability of PBW combined with the soft lithography technique was highlighted by increasing the productivity of the DEP devices.

論文

Fabrication of nanowires by varying energy microbeam lithography using heavy ions at the TIARA

神谷 富裕; 高野 勝昌; 石井 保行; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 大久保 猛; 芳賀 潤二*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 打矢 直之*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 267(12-13), p.2317 - 2320, 2009/06

 被引用回数:7 パーセンタイル:47.19(Instruments & Instrumentation)

In TIARA facility of Japan Atomic Energy Agency (JAEA) Takasaki, three-dimensional micro/nano structures with high aspect ratio based on cross linking process in negative resist such as SU-8 have been produced by a technique of mask less ion beam lithography. By bombarding high-energy heavy ions such as 450 MeV Xe$$^{23+}$$ to SU-8, a nanowire could be produced just with a single ion hitting. Then we tried to produce nanowires, of which both ends were fixed in the three-dimensional structure. This paper shows a preliminary experiment using a combination of 15 MeV Ni$$^{4+}$$ ion microbeam patterning and the 450 MeV $$^{129}$$Xe$$^{23+}$$ hitting on SU-8.

論文

Development of micromachining technology in ion microbeam system at TIARA, JAEA

神谷 富裕; 西川 宏之*; 佐藤 隆博; 芳賀 潤二; 及川 将一*; 石井 保行; 大久保 猛; 打矢 直之; 古田 祐介*

Applied Radiation and Isotopes, 67(3), p.488 - 491, 2009/03

 被引用回数:4 パーセンタイル:30.6(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

原子力機構高崎量子応用研究所のイオン加速器施設(TIARA)のマイクロビームにおいて、芝浦工業大学との共同研究で、マスクレスイオンビームリソグラフィ技術の開発が進められている。マイクロビームサイズ評価とレンズ系の最適化、又は空間分解能として最小100nmのレベルの高空間分解能の測定手段を確立するために、開発している加工技術自身と電鋳技術との組合せにより二次電子マッピングに使用する標準試料としてNiレリーフパターンを作成した。本発表ではこの標準試料を用いて、100nmレベルの最小のビームサイズを測定することができたことを述べるとともに、その試料中をイオンが透過する際の散乱効果が測定結果に与える影響をモンテカルロシミュレーションコードを使用して評価した結果について報告する。

論文

Ni electroplating on a resist micro-machined by proton beam writing

打矢 直之*; 古田 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 芳賀 潤二; 佐藤 隆博; 及川 将一; 石井 保行; 神谷 富裕

Microsystem Technologies, 14(9-11), p.1537 - 1540, 2008/10

 被引用回数:17 パーセンタイル:64.39(Engineering, Electrical & Electronic)

Proton Beam Writing (PBW) is a direct irradiation (writing) technique for the fabrication of 3D structures of resists by photo-mask less micro-machining using MeV micro-/nano-proton beams. The MeV proton beams having a small scattering and a long penetration enable us to fabricate 3D high-aspect-ratio structures by the combination of the PBW and photofinishing with etching liquid. The PBW also has the advantage of fabrication of the 3D structures with cavities using the different penetration depths depending on beam energies. A pillar and an Arch-of-Triumph shape of 3D structures on silicon substrates were fabricated at JAEA using a positive resist. A prototype nickel mold was also fabricated by electroplating a nickel layer on a 3D line and space structure using a negative resist. The SEM images of two types of 3D structures of positive resists show that the PBW could be a versatile tool for fabrication of a prototype micro-photonics, micro-fluidic channels, MEMS and so on. Furthermore, fabrication of the prototype nickel mold leads us to manufacture 3D fine structures for imprint lithography, by coupling with the electroplating technique.

論文

Release behavior of hydrogen isotopes from JT-60U graphite tiles

片山 一成*; 竹石 敏治*; 永瀬 裕康*; 眞鍋 祐介*; 西川 正史*; 宮 直之; 正木 圭

Fusion Science and Technology, 48(1), p.561 - 564, 2005/07

 被引用回数:1 パーセンタイル:10.46(Nuclear Science & Technology)

JT-60Uのグラファイトタイルに蓄積されている軽水素,重水素,トリチウムを加熱法と同位体交換法を利用して放出させ、各種水素同位体の放出挙動を観測した。その結果は以下のようである。(1)軽水素,重水素については、比較的同様な放出曲線を示したが、トリチウムとは異なっていた。(2)グラファイト中に蓄積した水素同位体をすべて放出させるには、加熱のみでは困難であり、同位体交換法あるいは燃焼法が必要である。(3)水素蓄積量は、重水素蓄積量に比べ一桁多かった。この結果は、重水素放電によりグラファイト中に捕捉された重水素の大部分が、後の軽水素放電により放出されたことを示す。(4)カーブフィッティング法により、おおまかな水素同位体の深さ方向分布を推定した。第一壁タイルでは、軽水素,重水素は表面から1mmまで、トリチウムは2mmまで、比較的一様に分布していると推定された。また、ダイバータタイルでは、軽水素,重水素,トリチウムとも表面から2mmまで比較的一様に分布していると推定された。

論文

Tritium release behavior from the graphite tiles used at the dome unit of the W-shaped divertor region in JT-60U

片山 一成*; 竹石 敏治*; 眞鍋 祐介*; 永瀬 裕康*; 西川 正史*; 宮 直之

Journal of Nuclear Materials, 340(1), p.83 - 92, 2005/04

 被引用回数:7 パーセンタイル:49.23(Materials Science, Multidisciplinary)

JT-60U W型ダイバータ領域ドームトップと内側ウィングタイルで使用されたグラファイトタイルからのトリチウム放出挙動を、Ar, H$$_{2}$$/Ar, (O$$_{2}$$+H$$_{2}$$O)/Ar雰囲気での昇温脱離法により調査した。その結果は以下のようである。(1)Ar雰囲気中で1000$$^{circ}$$Cに加熱した後、なお総トリチウム蓄積量に対しておよそ20-40%がタイル内に残留していた。この残留トリチウムは、1000$$^{circ}$$C以上の温度でH$$_{2}$$/Arもしくは(O$$_{2}$$+H$$_{2}$$O)/Arガスに曝すことにより回収された。(2)トリチウム蓄積量は、ドームトップで84-30kBq/cm$$^{2}$$、内側ウィングタイルで8-0.1kBq/cm$$^{2}$$と求まった。トリチウム濃度は、ドームトップで最も高く、ウィングタイル端にかけて減少していることがわかった。(3)段階昇温過程でのトリチウム放出曲線から放出開始温度を推定した。放出開始温度は、ウィングタイル端で最も高く、ドームトップで最も低かった。これは、トリチウム蓄積分布と逆の傾向である。放出開始温度は、プラズマ放電中のタイル表面温度を反映していると考えられ、タイル表面温度が高いほどトリチウム蓄積量が少ないことを示している。(4)タイルの深い位置からも微量のトリチウムが放出された。これは、分子状トリチウムがグラファイト細孔内を拡散し、グレイン表面から吸収されたことを示している。

口頭

有機系材料におけるトリチウム水蒸気の挙動に関する研究

小林 和容; 林 巧; 西川 祐介*; 大矢 恭久*; 山西 敏彦; 奥野 健二*

no journal, , 

ITER及び将来の核融合炉建設に向けて、環境へのトリチウム放出や作業従事者被ばくを低減し安全を確保する観点から、材料表面におけるトリチウムの汚染挙動を把握することは非常に重要である。特に、ホットセルでのメンテナンス時等において各種材料は高濃度のトリチウムに曝される。それら各種材料のトリチウム汚染挙動を把握するために、建屋内に用いられる有機系材料であるアクリル樹脂,ブチルゴム及びエポキシについてトリチウム水蒸気への曝露・除染試験をし、脱離係数を求めるとともに、その後さらにパージガス中の水分濃度をパラメーターに、材料表面に残留するトリチウムの除染効果について検討した。脱離係数は、ステンレス鋼と同程度であり、吸着されたトリチウム水蒸気は非常に取れにくく、また10000ppm程度の水分を添加することにより除去効果があることが明らかになった。

口頭

14MeV中性子及び熱中性子照射によりLi$$_{4}$$SiO$$_{4}$$中に生成した照射欠陥の消滅挙動

西川 祐介*; 小柳津 誠*; 須田 泰市*; 吉河 朗*; 篠崎 崇*; 宗像 健三*; 藤井 俊行*; 山名 元*; 高倉 耕祐; 落合 謙太郎; et al.

no journal, , 

Li$$_{4}$$SiO$$_{4}$$ペブルを用い、日本原子力研究開発機構の核融合中性子源施設(FNS)にて14MeV中性子照射を、京都大学原子炉実験所にて熱中性子照射を実施し、生成する照射欠陥の熱アニーリングによる消滅過程を速度論的に解明し、トリチウム放出過程と比較検討した。等温加熱アニーリング実験としての加熱を行った後、照射した試料を電子スピン共鳴(ESR)測定を行った。また熱中性子照射した試料に関して、等速昇温加熱実験によるトリチウム放出挙動を調べた。測定結果より、両照射試料において、酸素空孔に電子が1つ捕捉されたE'-センターを含む種々の欠陥が生成され、欠陥量は熱中性子照射試料の方が多いことがわかった。また熱中性子照射試料より14MeV中性子照射試料の方が生成した欠陥が速く消滅することが示唆された。さらに減衰曲線の形状から、照射欠陥の消滅挙動には速い過程と遅い過程の2つの過程が存在することが確認された。これら2つの過程の活性化エネルギーを算出した結果、14MeV中性子及び熱中性子照射試料の速い過程においてはそれぞれ、0.13eV, 0.12eVであり、ほぼ同じ値を示した。一方、遅い過程においてはそれぞれ、0.39eV, 0.56eVで明確な差が確認された。特に、遅い過程は酸素の拡散によるE'-センターの消滅の活性化エネルギーであり、その差は、酸素が拡散する際の、試料内における欠陥密度の差による障壁の差であると考えた。

口頭

集束プロトンビーム描画による3次元構造体の作製

古田 祐介*; 打矢 直之*; 西川 宏之*; 芳賀 潤二; 及川 将一*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

no journal, , 

有機物への自由度の高い微細加工を可能とするため、マイクロからサブマイクロメートル径の高エネルギー集束プロトンビームを用いた直接描画(PBW)技術の研究開発を進めている。この高エネルギー集束プロトンビームは従来技術の電子線に比べ横方向の散乱が少なく、物質中での飛程をビームエネルギーにより制御できるため、高アスペクト比の3D有機物構造体の製作に適している。この3次元有機物構造体製作における深さ制御技術の開発のため、ネガ型レジスト(SU-8)への高エネルギープロトンマイクロビーム照射を、レンジシフターによる飛程制御及びビームエネルギー可変による飛程制御を行った後、現像し、2種類の3次元有機物構造体を作製した。これらの構造体における深さの制御性は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いた観察により行い、二つとも設計した3D図形をマイクロメートル級の精度で有機物に忠実に転写できることがわかった。今回の講演ではこれらの3次元有機物構造体の製作とSEM像観察に基づく深さ制御の評価について発表するとともに、今回使用した材料以外でのPBW技術使用による3次元構造体の製作の可能性についても言及する。

口頭

集束プロトンビーム描画によるレジスト材料のマイクロマシニング,2; ネガ型レジストを用いた三次元構造体の作製

打矢 直之; 古田 祐介*; 西川 宏之*; 芳賀 潤二; 佐藤 隆博; 及川 将一*; 大久保 猛; 石井 保行; 神谷 富裕; 山本 春也

no journal, , 

集束プロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)とはマイクロ・ナノサイズの微細加工のための直接描画技術である。PBWは任意の照射パターンをマスクレスで描画することが可能である。また、数MeVまで加速したプロトンは電子線に比べはるかに高い直進性を有する。さらに、加速電圧により加工深さを数十$$mu$$mオーダで制御可能である。以上のような優れた特徴から、PBWは高アスペクト比加工・厚膜加工及び三次元加工に有望であると考えられる。前回の報告でPBWによりPMMAやSU-8などのレジストに対し加工を行い、平滑性と垂直性に優れた加工が可能であることを確認した。本研究ではネガ型レジストであるSU-8に対し、ビームエネルギーを変えてプロトンの飛程を制御した照射をすることにより三次元構造体を製作し、その構造を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察・評価した。本発表では、三次元構造体の製作方法の詳細及び観察・評価結果を報告する。

口頭

Development of dielectrophoretic devices with high-aspect ratio microstructures using proton beam writing

椎根 康晴*; 西川 宏之*; 古田 祐介*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕; 中尾 亮太*; 内田 諭*

no journal, , 

New types of electric micro filter with the high-aspect-ratio structures having a capability of electrically trapping food poisoning bacteria such as Escherichia coli ($$it E.coli$$) were developed as an application of the Proton Beam Writing (PBW). A 14-$$mu$$m-thick negative-resist layer of SU-8 was spin-coated, as a specimen, on a silica substrate a part of which was, in advance, covered with a pair of Au thin layer electrodes on its surface. High-aspect-ratio pillar arrays were fabricated by PBW. In this study, the trapping capability of the high-aspect-ratio pillar arrays was evaluated using the suspension including $$it E.coil$$ stained with SYTO9. The photoluminescence (PL) from the stained $$it E.coil$$ trapped among the pillar arrays in the Au electrode gap was measured for the evaluation by applying an AC voltage to its Au electrodes, flowing the suspension. We also evaluated electric micro filters with and without the pillar arrays for the trapping capability. The amount of the stained $$it E.coli$$ trapped among the pillar arrays was higher than the conventional electric micro filter without pillar arrays. The improved performance of the new electric micro filter is reported on the basis of changing the height and spacing of the pillars.

口頭

集束プロトンビーム描画によるPMMA母型を用いた高アスペクト比Ni電鋳

田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 関 佳裕*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

no journal, , 

本研究の目的は、集束プロトンビーム描画(Proton Beam Writing, PBW)を用いてPMMAによる高アスペクト比の微細構造体を製作し、これを母型として電鋳を行うことにより、高アスペクトを有するNiの微細構造体を製作することである。今回、10$$sim$$数10$$mu$$m厚の高アスペクト比を有するNi微細構造体を製作するため、PBWと化学エッチングを用いてPMMAの高アスペクト比の微細構造体の製作と、これを母型としたNi微細構造体の製作及びこの良否に関する検討を行ったので報告する。具体的には、PBWで製作したCu基板上のPMMA母型(膜厚15$$mu$$m)を用いて電鋳を行うことで、Ni微細構造体が製作でき、さらに、これのSEMによる観察から、200$$mu$$m角の領域において均一にNiが充填されていることや、側面の観察から、母型であるPMMAの平滑な表面が電鋳で反映されることがわかったので、これらに関して報告する。また、この発表の中では露光,現像、及び電鋳の条件を同じにしても、母型のパターンや厚さによってNi構造体に不良が生じること、特に点状パターン(膜厚15$$mu$$mのPMMA母型)では、2$$mu$$m程度の微細穴には電鋳ができないことが確認されたので、今後、アスペクト比やパターンの異なるPMMA母型の作製に適した、PBW露光及び現像条件を明らかにすることの必要性に関しても言及する。

口頭

集束プロトンビーム描画を用いた高アスペクト比Ni電鋳作製におけるPMMA母型の現像プロセスからの検討

田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

no journal, , 

本研究の目的は、集束プロトンビーム描画(Proton Beam Writing: PBW)を用いて微細加工したPMMA(polymenthyl methacrylate)母型と電鋳技術とを組合せることで、インプリントリソグラフィやMEMSで有用と考えられる十$$sim$$数十$$mu$$m厚の高アスペクト比を有するNi微細構造体を製作することである。このNi構造体の形状はPMMAの母型の加工精度に大きく依存する。しかし、これまでの研究から、十$$sim$$数十$$mu$$m厚のPMMAの現像では、レジスト内の加工部分で現像不足による残渣が発生している。これが目的のNi構造体を製作できない原因の一つとなっており、この解決が目下の本研究の主な課題となっている。今回この課題に対してPMMAの分子量に着目して、これまで使用してきたPMMAよりも分子量が小さいものを使用した試料を製作するとともに、この試料を用いてPBWにより本実験で形状評価用に用いている描画パターンの微細化加工を行った。微細加工したPMMAは光学顕微鏡での観察を行うとともに、このPMMAを母型としてNi電鋳行った。電鋳結果の良否は製作したNi構造体と描画パターン形状との比較をもとに行い、この結果から厚膜PMMAの現像と分子量依存性の関係を調べた。本発表では今回の研究内容に関して報告するとともに、今後、さらなる高アスペクト比を有する母型の製作精度の向上を図るため、PBWで微細加工したPMMAの現像に必要な条件に関しても行う。

口頭

集束プロトンビーム描画を利用した電鋳による三次元高アスペクト比構造とその応用

田邊 祐介*; 西川 宏之*; 渡辺 徹*; 佐藤 隆博; 石井 保行; 神谷 富裕

no journal, , 

本研究の目的は、集束プロトンビーム描画(PBW)により加工した厚膜PMMAの母型を用いて、電鋳技術により十$$sim$$数十$$mu$$m厚の高アスペクト比Ni微細構造(金型)を作製し、これを用いてインプリントプロセスを実現することである。この研究の現在の課題は、PBWにより露光された十$$sim$$数十$$mu$$m厚のPMMAの母型の現像処理である。具体的には、目的とするパターンが高アスペクト比微細構造であるほど現像時にプロトンビーム照射部のPMMAに溶解不足が発生し、この影響でPMMAの母型に残渣が発生する。このため、電鋳による構造体の金型への正確な転写が困難となっている。今回の研究では、この課題に対して、プロトンマイクロビームの照射量の最適化を行い、30$$mu$$m厚のPMMAに対してビームエネルギー3MeVの、プロトンマイクロビームでは照射量をこれまでの6倍に増やすことで、残渣のないPMMAの母型が得られることがわかった。さらに、FIB装置で電鋳物断面を観察したところ、内部に空洞のない密な構造が得られていることもわかった。しかし、今後の課題として、Ni構造側面に若干の荒れが確認できた。このため、さらなる精密かつ高アスペクト比の電鋳構造の作製には、今回のプロトンマイクロビームの照射量の最適化以外にも、現像方法や液組成、及びPMMAの分子量の最適化の検討が必要であることがわかった。

口頭

応力改善工法で付与した圧縮残留応力の持続性評価,1; 理想化陽解法FEMを用いたショットピーニング解析手法の開発

山田 祐介*; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 木谷 悠二*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡

no journal, , 

ショットピーニング時のショット粒の部材への衝突における荷重分布をモデル化した等価荷重モデルを作成し、理想化陽解法FEMに統合することで、ショットピーニングによる残留応力を予測できる解析システムを構築した。構築した解析システムを、ビードオンプレートを模擬したモデルのショットピーニングによる残留応力改善に適用し、ショット粒の衝突量と残留応力分布の変化について議論する。

口頭

応力改善工法で付与した圧縮残留応力の持続性評価,2; ショットピーニングを施した溶接継手の熱サイクルおよび応力負荷による残留応力変化

西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡; Harjo, S.; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 木谷 悠二*; 山田 祐介*

no journal, , 

第1報で開発したFEM解析手法の妥当性を検証するため、円筒形状を有する実機部分模擬溶接試験体(同材、異材)を製作して、(溶接)$$rightarrow$$(SP施工)$$rightarrow$$(熱緩和またはひずみ負荷)の各々のプロセスにおける表面と内部の残留応力を測定した。その結果、開発したFEM解析手法により、実用上十分な精度で残留応力が予測できることを示した。

口頭

応力改善工法で付与した圧縮残留応力の持続性評価,3; 理想化陽解法FEMを用いたショットピーニング解析手法の検証および圧縮残留応力の持続性に関する検討

木谷 悠二*; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 山田 祐介*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡

no journal, , 

第2報で報告した実機模擬試験体に生じる残留応力のX線回折による計測結果と比較することで、開発した解析システムの妥当性を検証した。また、ショットピーニングによる圧縮残留応力の持続性について検討するために、解析システムにより得られたショットピーニング後の残留応力分布に対して運用時に想定される荷重状態を考慮し、残留応力分布の変化について議論した。本検討では、荷重として運用および点検、地震等により作用する軸力を想定し、これらがショットピーニングによる残留応力改質効果に及ぼす影響について3次元弾塑性FEM解析を用いて数値的に検討した。

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