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構造工学研究室

教員

  • 藤井 透 (教授) Toru FUJII
    Researcher Database

    研究分野: 金属Vベルトを用いたCVTの伝動機構 研究室: YM-222
    TEL: 0774-65-6432 FAX: 0774-65-6802
    研究室のHP: http://amsel.doshisha.ac.jp/
    E-mail: tfujii
  • 大窪 和也 (教授) Kazuya OKUBO
    Researcher Database

    研究分野: 環境に優しい天然繊維強化複合材料の開発 研究室: YM-224
    TEL: 0774-65-6444 FAX: 0774-65-6802
    研究室のHP: http://amsel.doshisha.ac.jp/index.html
    E-mail: kokubo
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研究内容

本研究室では,主に

  1. 高分子系複合材料(Composite)の性能向上と新開発に関する研究
  2. 接着構造物の信頼性向上と高機能化に関する研究
  3. 伝動ベルト及び車輌用機器の動力伝達機構とその構造に関する研究

を中心に研究を進めている.
 特にIの分野では,天然の竹を使った自然に優しい新しい複合材料(エコロジー複合材料)や,高強度または高弾性を持つ最新の機能性複合材料を開発しながら,なぜ,どのように複合材料が破壊するのかを,マイクロレベルで科学的に深く掘り下げる事により,その耐久性や信頼性を向上する技術に寄与している。またセルロースを用いた食品薄膜材料の力学特性や,マイクロマシンを想定したミクロな構造材料,ナノサイズの繊維(フィブリル化繊維)やナノサイズのカーボンチューブなどを使った最新の複合材料の特性なども構造工学の視点から研究している.さらに複合材料の考え方を福祉機器の開発に応用し,軽量で人に優しい介護(アシスト)装置への応用を研究している.
 IIの分野では,高じん性あるいは温度に感応する特殊なタイプの接着剤の接着界面あるいは接着剤の凝集破壊の現象を力学面から検討し,接着剤を利用した機能性構造物の信頼性の向上に寄与している.また,マイクロ技術を応用した特殊な加工法により形成したミクロな凹凸を持つ特殊表面の接着性や反発性などを力学面から評価し,実際製品の製造技術への応用を目指している.
 IIIの分野では,自動車等に使用されるCVT(無段変速機)やクラッチ用プレートなどについて,これまで解明されていない動力(パワー)の伝動機構や,性能をフルに発揮した時に発生する特殊な騒音の原因を構造工学の視点から最新の有限要素法を駆使して研究を進めている.また土木建築の分野で土砂運搬用などに使われる大型の搬送コンベアの電力ロスを解消するために,特殊な構造を持つゴムベルトの変形や変形発熱の現象を力学的に解明している.
 これらの研究成果は、日本機械学会論文集,日本接着学会誌,日本複合材料学会誌,材料(日本材料学会誌),自動車技術会論文,Journal of Composite Materials, Journal of Reinforced Plastics,ASME, Composites, Trans. of SAE,International, J. of Adhesives and Adhesion,Composite Science and Technology、COMPOSITES 等の主要な雑誌に論文として発表している.毎年の発表論文数は10~15報である.
 当研究室配属された学部生は,各自の卒業研究の成果を,必ず関連する学会の講演会または卒業研究発表会にて学会発表する.さらに,当研究室の修士及び博士課程学生は,複数回にわたり自己の研究成果を国内の専門学会で発表すると共に,海外での英語による研究発表を少なくとも年1回以上行い,自分の成果に対して自信を持って修了する.これにより,当研究室に配属された学生は,その能力と自信を得て社会に向かって卒業できるようにしている.

 

I. 高分子系複合材料(Composite)の性能向上と新開発に関する研究

機械は,歯車,軸受,ネジ,バネなどの多くの要素に支えられて稼動しています.機械要素に関連する研究の多くは,社会のニーズに対して即戦的に対応できる必要があり,いわゆる応用研究の領域に位置付けられます.本研究室で取り組んでいる機械要素に関する主な研究を紹介します.

  1. 自然に優しい天然の竹繊維を用いた複合材料(FRP)の強度向上技術に関する開発研究
  2. 自然に優しい天然のタケノコの皮繊を用いた複合材料(FRP)の開発とその表面処理技術の確立
  3. 繊維束に表面処理を施した竹繊維束強化複合材料の強度予測に有効な繊維束モデル
  4. ミクロフィブリル化したナノサイズのセルロース繊維を用いた複合材料の開発
  5. 繰り返し疲労荷重下における織り布強化複合材料の疲労損傷進展に対する新しい評価法
  6. 繊維束を開繊させた新しい強化形態を持つ平織りCFRPの疲労寿命の向上メカニズムの把握
  7. 福祉介護用立ち上がりアシスト装置の開発研究
  8. マイクロ光造形法によるカーボンナノチューブを利用した複合材料の開発
  9. コラーゲンとセルロースから成る食品用薄膜複合材料のき裂発生に関する研究

 

II. 接着構造物の信頼性向上と高機能化に関する研究

  1. 感温性粘着剤により一時自在に接着された薄膜ワークの最適はく離機構の開発
  2. マイクロブラスト加工を用いたミクロな凹凸を持つ特殊表面性状の改善とそれによる高分子材の離型力の低減に関する研究

 

III. 伝動ベルト及び車輌用機器の動力伝達機構とその構造に関する研究

  1. 自動車用金属VベルトタイプCVT(無段変速機)におけるブロック弾性変形に注目した変速速度予測とトルク伝達効率向上を目的とする動力損失要素の検証,および変速レスポンス向上のための開発研究
  2. 自動車用ベルト式乾式高摩擦タイプCVT(無段変速機)におけるV溝中での部品変形と真の周回軌跡の把握による伝達馬力と燃費向上に関する開発研究
  3. 自動車用ベルト式乾式高摩擦タイプCVT(無段変速機)の騒音発生メカニズムの解明
  4. マニュアルクラッチに使用されるプレッシャープレートの高動力伝達時の熱変形に関する研究
  5. 車輌の減速と解放の繰り返しに伴い発生する熱応力の繰り返しが引き起こす一体型ブレーキディスク中の微細き裂の進展に関する研究
  6. 大型コンベヤのローラ接触部におけるベルトの局所変形が引き起こす動力損失とその低減技術に関する研究

 

研究室構成(2005 年度現在)

教授  : 1名
准教授 : 1名
博士課程(後期過程) : 3名
博士課程(前期過程/修士) : 21名
学部(4年)生 : 19名

 国際的視野に立った研究能力と競争力を得るために、当研究室の大学院の学生には,当研究室の研究に関連する海外の研究室を紹介し,積極的に海外での研究経験の機会を与えている.
 例えば過去の例では,米国のCCM、University of Delaware(3ヶ月間 Visiting Research Associate として)や,同じく米国のUniversity of Nebraska at Lincoln (1年間,高温下での複合材料の強度の時間依存性の研究)などに大学院後期課程(博士課程)の学生の派遣例がある.また現在においても,大学院後前期課程(修士課程)の学生が米国のCORNELL大学に留学中であり,本年度から次年度にかけてフランスのEcole Nationale Superieure des Mines de Paris に留学を予定している大学院後前期課程(修士課程)の学生も居る.
 さらに,現在在籍中の博士課程(後期過程)の学生のうち1名はベトナムからの留学生であり,博士課程(前期過程/修士)の学生のうちの1名はフランスからの留学生である.共に彼らには日本語でのコミュニケーションを求めず,学生同士を含めて英語による日常会話により研究室を運営している.

 

受託・共同研究概要

本研究では、本学リエゾンオフィスを通じて企業等からの受託研究や受諾試験を引き受けている.過去数年間の主な内容を以下に示す.

  1. 大型土砂コンベアの走行抵抗低減法の開発
  2. CFRPの耐食性と疲労耐久性の向上
  3. 車輌用クラッチの熱変形の評価と計量化技術
  4. 食品用コラーゲン材料の機能評価
  5. 温度感応性型接着剤の性能評価および応用
  6. CFRP円筒の組み合わせ荷重下での耐久性評価
  7. CFRPの耐油特性に関する評価
  8. FRTP のクリープ、耐久性評価
  9. 金属 V ベルトを用いた CVTの性能向上
  10. FRTPを用いた CVTの性能向上
  11. 車輌用銅製ブレーキディスクの熱変形解析