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Hu, F.-F.*; Qin, T.-Y.*; Ao, N.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Parker, J. D.*; 篠原 武尚; 菖蒲 敬久; Kang, G.-Z.*; Ren, M.-M.; et al.
Journal of Traffic and Transportation Engineering, 25(2), p.75 - 93, 2025/04
To accurately predict the remaining lifetime of surface-strengthened railway axles, a damage tolerance method considering three-dimensional (3D) residual stresses was proposed. By taking the induction-hardened carbon steel S38C axle as an example, two-dimensional (2D) distribution characterization of residual strain and 3D residual stress measurement were performed through comprehensive application of the neutron Bragg-edge transmission imaging and angle-dispersive neutron diffraction experiments. A numerical method was employed to implant the 3D residual stress into the axle model, and the remaining lifetime of the full-scale axle was studied by coupling the measured load spectrum, press-fit loads, and residual stresses. Experimental results shows that, both axial and hoop directions present a compressive residual strain gradient layer of about 3 mm, with a maximum compressive residual strain of up to -4500 
in the surface layer, yet a maximum tensile strain of up to 1000 in the core. The maximum axial and hoop compressive stresses of the axle are about -500 MPa and -303 MPa respectively, while radial stresses overall fluctuate in the zero mean stress range. At depths beyond 4.5 mm from the surface layer, all three components are tensile stresses. The axle surface layer is subjected to compressive residual stresses, and crack propagation does not occur if the crack depth is less than 4.5 mm. Nevertheless, cracks propagate accelerates when the crack depth is greater than 4.5 mm. Different crack propagation depth thresholds lead to a larger calculated remaining lifetime for the residual stress-free condition than for the case where 3D residual stresses are taken into account. However, the axle remaining service mileage of the axle of 227000 Km under the most conservative conditions exceeds 3.5 non-destructive inspection (NDI) cycles, with a large safety margin. The experimental results can provide a scientific reference for the development and optimization of NDI cycles for surface-strengthened railway axles.
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; 伊東 雅晴; Li, Y.
Proceedings of 31st International Conference on Nuclear Engineering (ICONE31) (Internet), 9 Pages, 2024/11
飛翔体衝突を受ける鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、板構造に対して垂直に衝突する研究が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。本研究では、飛翔体の衝突角度を変化させた試験条件に対する飛翔体衝突試験を実施し、RC板構造の局部損傷挙動を確認するとともに、試験結果の分析や解析条件に関する検討等を通じて解析手法を整備し、試験結果との比較により解析手法の妥当性を確認することを目的とする。本論文では、斜め衝突の支持部の剛性によるRC板構造の反力への影響に着目する。これまでに、斜め衝突試験を実施している。試験時のRC板構造試験体の支持部の剛性を確認するために、支持部の静的載荷試験を実施した。得られた荷重-変位の関係等をもとに支持部の剛性を推定して解析モデルに反映し、解析結果と実験結果を比較し、得られた知見について報告する。
Murmiliuk, A.*; 岩瀬 裕希*; Kang, J.-J.*; Mohanakumar, S.*; Appavou, M.-S.*; Wood, K.*; Alm
sy, L.*; Len, A.*; Schw
rzer, K.*; Allgaier, J.*; et al.
Journal of Colloid and Interface Science, 665, p.801 - 813, 2024/07
被引用回数：6 パーセンタイル：74.56(Chemistry, Physical)タンパク質の構造は複雑であるため、形成されたナノ粒子の特性を予測・調整する能力は限られている。我々の研究の目標は、タンパク質とイオン性薬物とのブロック共重合体によって形成される複合体を系統的に研究することにより、タンパク質/PE複合体における形態転移の主要な引き金を解明し、カプセル化効果を評価し、粒子の安定性を評価することである。我々は、PEと中性親水性ブロックからなる共重合体が、タンパク質の等電点に近いpH値でインスリンと共集合することを示した。粒子内のインスリンの配置は、タンパク質分子間の静電気力によって制御され、形成された粒子の形態は、pHとイオン強度を変化させることによって調整することができる。
奥田 幸彦; Kang, Z.; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03
原子力施設建屋の外壁は鉄筋コンクリート(RC)板構造で構成されている。原子力施設建屋に飛翔体が衝突すると、RC板構造に貫入、裏面剥離、貫通などの局部損傷が発生する。これらの損傷状況を評価するために、有限要素解析(FEA)を用いた数値シミュレーションが一般的に採用されている。しかし、連続体要素でモデル化されたFEAによる衝撃解析では、数値計算の中断を防ぐために大変形時の要素削除法を用いているため、コンクリート片の飛散などの現象に対応することが困難であった。近年、粒子法の一つであるSPH(Smooth Particles Hydrodynamics)と呼ばれる数値解析手法が不連続現象に対応するために採用されている。本稿では、RC板構造の裏面剥離損傷に着目し、SPH法を用いた数値解析の検証を通じて得られた知見について報告する。
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Transactions of the 27th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 27) (Internet), 10 Pages, 2024/03
飛翔体衝突を受ける鉄筋コンクリート板構造の局部損傷については、板構造に対して垂直に衝突する研究が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。これまでに、飛翔体衝突による建屋外壁の影響評価に係る解析手法の整備のため、飛翔体の剛性の違い及び衝突角度等が局部損傷に与える影響を評価することを目的とし、RC板構造の局部損傷に係る衝突試験を実施した。本研究では、RC板構造を飛翔体が貫通する局部損傷である「貫通」に着目し、貫通を再現するために必要となる飛翔体衝突影響評価に係る解析手法の整備を目的とし、試験結果と解析結果の比較によりコンクリートの損傷評価等に係る解析手法の妥当性確認を実施した。本論文では、RC板構造の貫通損傷に関わる解析手法の妥当性確認を通して得られた知見を報告する。
TaS
Park, P.*; Cho, W.*; Kim, C.*; An, Y.*; Kang, Y.-G.*; Avdeev, M.*; Sibille, R.*; 飯田 一樹*; 梶本 亮一; Lee, K. H.*; et al.
Nature Communications (Internet), 14, p.8346_1 - 8346_9, 2023/12
被引用回数：23 パーセンタイル：86.45(Multidisciplinary Sciences)The triangular lattice antiferromagnet (TLAF) has been the standard paradigm of frustrated magnetism for several decades. The most common magnetic ordering in insulating TLAFs is the 120
structure. However, a new triple-
chiral ordering can emerge in metallic TLAFs, representing the short wavelength limit of magnetic skyrmion crystals. We report the metallic TLAF CoTaS as the first example of tetrahedral triple- magnetic ordering with the associated topological Hall effect (non-zero 
). We also present a theoretical framework that describes the emergence of this magnetic ground state, which is further supported by the electronic structure measured by angle-resolved photoemission spectroscopy. Additionally, our measurements of the inelastic neutron scattering cross section are consistent with the calculated dynamical structure factor of the tetrahedral triple- state.
奥田 幸彦; Kang, Z.; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Mechanical Engineering Journal (Internet), 10(3), p.22-00370_1 - 22-00370_12, 2023/06
飛翔体の衝突に伴う原子炉建屋外壁等の鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、その破損様式に応じて多くの評価式が提案されている。しかしながら、これらの評価式は衝突によって変形しない剛飛翔体を対象とする垂直衝突の試験から導かれた実験式がほとんどである。本研究では、現実的な飛翔体衝突で考慮すべき飛翔体の柔性及び斜め衝突を考慮した局部損傷評価手法を整備することを目的とする。具体的には、RC板構造の局部損傷のうち裏面剥離に着目し、斜め衝突条件において衝突速度を変化させて裏面剥離限界を明らかにするための衝突試験を実施し、飛翔体の柔性及び斜め衝突の影響因子が局部損傷へ与える影響を検討した。本論文では、飛翔体の柔性及び斜め衝突を受けるRC板構造の衝突試験結果、並びに、得られた試験結果より裏面剥離限界に係る影響を検討した結果について報告する。
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 30th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE30) (Internet), 9 Pages, 2023/05
飛翔体衝突を受ける鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、板構造に対して垂直に衝突する研究が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。本研究では、飛翔体の衝突角度を変化させた試験条件に対する飛翔体衝突試験を実施し、RC板構造の局部損傷挙動を確認するとともに、試験結果の分析や解析条件に関する検討等を通じて解析手法を整備し、試験結果との比較により解析手法の妥当性を確認することを目的とする。本論文では、RC板構造の局部損傷モードの1つである裏面剥離に着目する。先端形状が半球である柔飛翔体を用いた斜め衝突の試験結果に基づき、コンクリートの破壊解析の閾値と裏面剥離の関係について検討した結果を中心に報告する。
奥田 幸彦; 西田 明美; Kang, Z.; 坪田 張二; Li, Y.
Journal of Nuclear Engineering and Radiation Science, 9(2), p.021801_1 - 021801_12, 2023/04
飛翔体衝突を受ける鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、板構造に対して垂直に衝突する研究が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。本研究では、現実的な衝突条件(柔飛翔体,斜め衝突)を含む飛翔体衝突試験を実施し、解析手法の妥当性を確認することを目的とする。本論文では、柔飛翔体及び剛飛翔体の垂直及び斜め衝突を受けるRC板構造の局部損傷試験について、試験条件,試験装置,試験結果及び得られた知見を示す。
Ao, N.*; Zhang, H.*; Xu, H. H.*; Wu, S. C.*; Liu, D.*; 徐 平光; Su, Y. H.; Kang, Q. H.*; Kang, G. Z.*
Engineering Fracture Mechanics, 281, p.109166_1 - 109166_14, 2023/03
被引用回数：13 パーセンタイル：82.23(Mechanics)Considering the complex service environments that high-speed railway axles are subjected to, the fatigue crack growth (FCG) behavior of a structurally gradient axle steel with different pre-crack depths both in air and corrosive medium was investigated at a frequency of 5 Hz. The results indicated that in the high 
region, FCG rate was dramatically accelerated by corrosion, but the gap narrows as decreased. The accelerated corrosion FCG rate was a comprehensive result of the acceleration effect of the anodic dissolution, hydrogen-enhanced localized plasticity and the retardation effect of corrosion-induced crack-tip blunting. Despite the fact that the corrosion resistance gradually decreased as the pre-crack depth increased, the FCG rate in the corrosive medium gradually decreased. This was because fatigue loading played a more important role than corrosion in accelerating the corrosion FCG rate.
Van Rooyen, I. J.*; Ivan, L.*; Messner, M.*; Edwards, L.*; Abonneau, E.*; 上地 優; Lowe, S.*; Nilsson, K.-F.*; 岡島 智史; Pouchon, M.*; et al.
Proceedings of 4th International Conference on Generation IV and Small Reactors (G4SR-4), p.2 - 12, 2022/10
Developments in advanced manufacturing (AM) are occurring faster than the ability to introduce new materials and methods into design codes. Qualifying new AM technologies for use with nuclear design codes can be a long and complex process. The Generation IV International Forum (GIF) Advanced Manufacturing Materials Engineering Task Force (AMME-TF), focuses on how collaborative AM R&D could be used to decrease time to deployment of Gen-IV reactors. This paper provides a critical review of 2019 and 2021 surveys sampling nuclear reactor vendors, supply chain specialists, regulators, and other experts in GIF member countries. Both surveys confirmed that many AM technologies were considered opportunities by potential end users, although 90% of respondents identified the creation and approval of codes and standards as the greatest obstacle to their adoption. Industry prioritization on AM technologies, components and materials changed significantly during the three-year timespan. Additionally, the paper summarizes a 2021 modeling & simulation workshop that developed ideas on how to accelerate the qualification of AM and synthesizes the survey results and workshop conclusions into a review of critical research gaps and paths to address these gaps, particularly through international collaboration.
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 29th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 29) (Internet), 9 Pages, 2022/08
飛翔体の衝突に伴う原子炉建屋外壁等の鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、その破損様式に応じて多くの評価式が提案されている。しかしながら、これらの評価式は衝突によって変形しない剛飛翔体を対象とする垂直衝突の試験から導かれた実験式がほとんどである。本研究では、現実的な飛翔体衝突で考慮すべき飛翔体の柔性及び斜め衝突を考慮した局部損傷評価手法を整備することを目的とする。具体的には、RC板構造の局部損傷のうち貫入破壊に着目し、飛翔体の柔性及び斜め衝突の影響因子が局部損傷へ与える影響を検討した。本論文では、試験結果と解析結果の比較により、飛翔体の柔性や衝突角度を考慮した場合の局部損傷評価手法における解析パラメータの設定方法に係る検討及び妥当性確認を実施し、得られた知見について報告する。
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Transactions of the 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-26) (Internet), 8 Pages, 2022/07
飛翔体衝突を受ける鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、板構造に対して垂直に衝突する研究が主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。本研究では、衝突角度、剛及び柔の飛翔体種類やRC板構造の板厚を変化させた試験条件に対する飛翔体衝突試験を実施し、RC板構造の局部損傷挙動を確認するとともに、解析手法の妥当性を確認することを目的とする。本論文では、RC板構造の局部損傷に着目し、剛及び柔飛翔体の垂直及び斜め衝突を受けるRC板構造の試験結果を既往評価式と比較し、飛翔体の剛性や衝突角度等の衝突条件の違いによる局部損傷に与える影響効果を検討し、得られた知見について報告する。
奥田 幸彦; Kang, Z.; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Transactions of the 26th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-26) (Internet), 10 Pages, 2022/07
原子力施設の建屋に飛翔体が衝突した場合、衝突時に発生する応力波は衝突を受けた壁から建屋内へと伝播する。この応力波は建屋内において高振動数成分を含む振動を励起する可能性があり、安全上重要な機器への影響を評価することが課題となっている。そこで本研究では、建屋内包機器への影響評価に資するため、建屋における応力波伝播や建屋内包機器の衝撃応答に係るデータの取得及び建屋と機器の連成を考慮した衝撃応答解析手法の整備を目的とする。本論文では、建屋を模擬した鉄筋コンクリート(RC)箱型構造の内壁に機器を模擬した梁状構造物(機器模擬体)を設置し、航空機を模擬した飛翔体をRC箱型構造に垂直に衝突させる飛翔体衝突試験を実施し、RC箱型構造の損傷状態並びに試験体各部の加速度やひずみ等を分析・評価することで衝撃応答特性を調査する。
山野 秀将; Tsige-Tamirat, H.*; Kang, S. H.*; Summer, T.*; Chenaud, M. S.*; Rozhikhin, E.*; Wang, J.*
Proceedings of International Conference on Fast Reactors and Related Fuel Cycles; Sustainable Clean Energy for the Future (FR22) (Internet), 9 Pages, 2022/04
第4世代炉に関する国際フォーラムは、次世代の原子力エネルギーシステムのための研究開発における国際協力を行うための組織である。第4世代ナトリウム冷却高速炉(SFR)の取り決めの中で、SFRの安全と運転(SO)に関するプロジェクトは、安全技術開発と原子炉運転技術開発の分野を取り扱う。SOプロジェクトの目的には、(1)安全アプローチの構築と具体的な安全設備の性能確認を裏付ける解析及び実験、(2)安全評価と施設の認可に使用される計算ツールの開発と検証及びモデルの妥当性確認、(3)運転中のSFRプラントでの経験と試験から広く得られる原子炉運転技術の取得を含む。SOのテーマに含まれるタスクは、以下の3つのワークパッケージ(WP)、すなわち、WP-SO-1「手法,モデル及びコード」,WP-SO-2「実験計画と運転経験」、及びWP-SO-3「革新的な設計と安全システムの研究」に分類される。本論文では、SOプロジェクトにおける2019年の活動を報告する。
奥田 幸彦; Kang, Z.; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
土木学会第13回構造物の衝撃問題に関するシンポジウム論文集(インターネット), 8 Pages, 2022/01
原子力施設建屋に飛翔体が衝突した場合、衝突時に発生する応力波は衝突を受けた壁から建屋内へと伝播する。この応力波は建屋内において高振動数を含む振動を励起する可能性があり、安全上重要な機器への影響評価が課題となっている。このような課題に対し、OECD/NEAでは、2010年に飛翔体衝突による原子力施設への影響評価を目的としたベンチマーク解析プロジェクト(IRISプロジェクト)を立ち上げ、2016年からはそのフェーズ3(以下、IRIS3プロジェクト)として建屋内包機器への影響評価に取り組んでいる。われわれは、このIRIS3のベンチマーク解析に参加し、原子力施設建屋及び建屋内包機器を模擬した構造物への飛翔体衝突試験を対象に再現解析を実施した。本論文では、飛翔体衝突による建屋及び建屋内包機器の応答への影響について、上記再現解析結果と試験結果の比較により得られた知見を報告する。
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 10 Pages, 2021/08
飛翔体衝突に伴う原子力施設建屋の外壁を対象とした鉄筋コンクリート(RC)板構造の局部損傷については、その損傷モードに応じて多くの評価式が提案されている。しかしながら、それらの評価式はRC板構造への垂直衝突を対象としたものが主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。そこで本研究では、実験結果およびシミュ レーション結果に基づき斜め衝突に対する局部損傷評価式を提案することを最終目的とする。今般、RC板構造の局部損傷に着目し、剛および柔飛翔体の垂直及び斜め衝突を受けるRC板構造の衝突試験を実施した。本研究では、その1として剛および柔飛翔体の垂直衝突に係る試験結果と解析結果の比較を実施し、解析手法の妥当性について検討を行った。本論文では、これらの検討結果から得られた知見について報告する。
山野 秀将; Chenaud, M.-S.*; Kang, S.-H.*; Sumner, T.*; Tsige-Tamirat, H.*; Wang, J.*; Rozhikhin, E.*
Proceedings of 28th International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 28) (Internet), 8 Pages, 2021/08
第4世代炉に関する国際フォーラムは、次世代の原子力エネルギーシステムのための研究開発における国際協力を行うための組織である。第4世代ナトリウム冷却高速炉(SFR)の取り決めの中で、SFRの安全と運転(SO)に関するプロジェクトは、安全技術開発と原子炉運転技術開発の分野を取り扱う。SOプロジェクトの目的には、(1)安全アプローチの構築と具体的な安全設備の性能確認を裏付ける解析及び実験、(2)安全評価と施設の認可に使用される計算ツールの開発と検証及びモデルの妥当性確認、(3)運転中のSFRプラントでの経験と試験から広く得られる原子炉運転技術の取得を含む。SOのテーマに含まれるタスクは、以下の3つのワークパッケージ(WP)、すなわち、WP-SO-1「手法,モデル及びコード」、WP-SO-2「実験計画と運転経験」、及びWP-SO-3「革新的な設計と安全システムの研究」に分類される。本論文では、SOプロジェクトにおける最近の活動を報告する。
Kang, Z.; 奥田 幸彦; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Mechanical Engineering Journal (Internet), 8(1), p.20-00331_1 - 20-00331_16, 2021/02
飛翔体衝突に伴う原子力施設建屋の外壁を対象とした鉄筋コンクリート(RC)板の局部損傷については、その損傷モードに応じて多くの評価式が提案されている。しかしながら、それらの評価式は板構造への垂直衝突を対象としたものが主であり、斜め衝突に関する研究はほとんど行われていないのが現状である。これまでに、既往実験結果との比較により解析手法の妥当性を確認するとともに、妥当性が確認された解析手法を用いて、先端形状が平坦型の飛翔体の衝突を受けるRC板の局部損傷評価について衝突角度に着目して検討してきた。本研究では、飛翔体の先端形状の違いがRC板の貫通損傷に与える影響を評価することを目的とし、同解析手法を用いて先端形状が半球型の飛翔体によるRC板を対象とした斜め衝突解析を実施した。本論文では、飛翔体の先端形状の違いによるRC板の貫通損傷への影響評価について得られた知見を述べる。
奥田 幸彦; Kang, Z.; 西田 明美; 坪田 張二; Li, Y.
Proceedings of 2020 International Conference on Nuclear Engineering (ICONE 2020) (Internet), 10 Pages, 2020/08
原子炉建屋に飛翔体が衝突した場合、衝突時に発生する応力波は衝突を受けた壁から建屋内へと伝播する。この応力波は建屋内において高振動数を含む振動を励起する可能性があり、安全上重要な内包機器への影響評価が課題となっている。OECD/NEAにおいても、飛翔体衝突による原子力施設への影響評価を目的としたベンチマーク解析プロジェクト(OECD/NEA IRISプロジェクト)を立ち上げ、そのフェーズ3として建屋内包機器への影響評価に取り組んでいる。このIRISプロジェクトのフェーズ3に参加し、原子炉建屋及び内包機器を模擬した構造物への飛翔体衝突試験の結果を対象に再現解析を実施した。具体的には、鉄筋コンクリート(RC)構造である原子炉建屋内の応力波伝播及び建屋内包機器への影響評価に資する数値解析手法を整備し、解析結果と試験結果との比較により解析手法の妥当性を確認した。本論文では、飛翔体衝突による建屋内包機器の応答への影響評価に係る解析的検討結果について報告する。
