ドライアイス飛翔体による個体内の衝撃波の発生と計測

本研究は,これまで冷却・冷凍の目的でしか用いられてこなかってドライアイスを高速飛翔体として,先端的な衝撃加工法に応用しようとする極めて斬新的な研究の一環として行なった。すなわち,ドライアイスが炭酸ガスの純粋物質であり,大きな昇華性を持つことに着目して,それを高速に加速して対象物体に衝突させることにより,大きなエネルギ-を利用してクリ-ンな加工法を開発しようとするものである。しかし,ドライアイスの機械的物性や,高速衝突時の衝撃力,被衝突物体に及ぼす動的効果等については,これまで全く知られていないことから,本研究では下記のように,各種高速加工技術の開発とドライアイス衝撃力の計測を行った。(1)ドライアイス高速飛翔体の持つ大きな運動エネルギ-を直接利用する手段として所定の型枠形状に倣う方式の薄板深紋り成形法の開発を行ない,その有効性を験証し,成形過程を実験と数値解析から調べた。(2)代表的な難加工材料であるファインセラミックス板の孔明け加工法の開発に際して,飛翔体速度や加工条件と加工精度の関係等を調べた。(3)アルミ合金およびアルミナ系金属複合材料の衝撃破壊挙動についての興味ある実験結果を得た。(4)いずみゲ-ジ,圧力センサ-,光学的手法によるドライアイス衝突時の衝撃力の発生過程と応力波の計測およびドライアイス破壊挙動の観察などを行った。これらの研究成果は,日本機械学会主催の講演会,衝撃波シンポジウム,ならびにアメリカ物理学会での論文として発表した。なお,上記研究において,筆者等が設計製作した本学の特徴ある大口径・高圧ガスガンを用いた。

本研究は,これまで冷却・冷凍の目的でしか用いられてこなかってドライアイスを高速飛翔体として,先端的な衝撃加工法に応用しようとする極めて斬新的な研究の一環として行なった。すなわち,ドライアイスが炭酸ガスの純粋物質であり,大きな昇華性を持つことに着目して,それを高速に加速して対象物体に衝突させることにより,大きなエネルギ-を利用してクリ-ンな加工法を開発しようとするものである。しかし,ドライアイスの機械的物性や,高速衝突時の衝撃力,被衝突物体に及ぼす動的効果等については,これまで全く知られていないことから,本研究では下記のように,各種高速加工技術の開発とドライアイス衝撃力の計測を行った。(1)ドライアイス高速飛翔体の持つ大きな運動エネルギ-を直接利用する手段として所定の型枠形状に倣う方式の薄板深紋り成形法の開発を行ない,その有効性を験証し,成形過程を実験と数値解析から調べた。(2)代表的な難加工材料であるファインセラミックス板の孔明け加工法の開発に際して,飛翔体速度や加工条件と加工精度の関係等を調べた。(3)アルミ合金およびアルミナ系金属複合材料の衝撃破壊挙動についての興味ある実験結果を得た。(4)いずみゲ-ジ,圧力センサ-,光学的手法によるドライアイス衝突時の衝撃力の発生過程と応力波の計測およびドライアイス破壊挙動の観察などを行った。これらの研究成果は,日本機械学会主催の講演会,衝撃波シンポジウム,ならびにアメリカ物理学会での論文として発表した。なお,上記研究において,筆者等が設計製作した本学の特徴ある大口径・高圧ガスガンを用いた。