大阪府立大学工学部年報 1990

大阪府立大学工学部年報 1990

引用

大阪府立大学工学部年報. 1990

その他のタイトル

Annual research report College of Engineering

University of Osaka Prefecture 1990

ISSNO917-4818

ANNUALRESEARCHREPORT

COLLEGEOFENGINEERING

UNIVERSITYOFOSAKAPREFECTURE

lssuedSeptember30,1991

COLLEGEOFENGINEERING

UNIVERSITYOFOSAKAPREFECTURE

MOZU-UMEMACHI,SAKAI,OSAKA,591JAPAN

ANNUALRESEARCHREPORT

COLLEGEOFENGINEERING

UNIVERSlTYOFOSAKAPREFECTURE

大 阪 府 立 大 学 工 学 部 年 報

COLLEGEOFENGINEERING

UNIVERSITYOFOSAKAPREFECTURE

MOZU-UMEMACHI,SAKAI,OSAKA,591JAPAN

大 阪 府 立 大 学 工 学 部

1990

大 阪 府 立 大 学 工 学 部 年 報 の 発 刊 に あ た り

大阪府立大学工学部長 平

紗

多 賀 男

大 阪 府 立 大 学 工 学 部 は,官 立 大 阪 工 業 専 門 学 校(大

阪 高 等 工 業 学 校 と して 昭 和24年 設 立)及

び 大 阪 府 立 化 学 工 業 専 門 学 校(大

阪 府 立 堺 高 等 工 業 学 校 と して 昭 和18年 設 立)を

母 体 に,昭 和

24年 浪 速 大 学 工 学 部 と して 発 足 し,昭 和28年 に は大 学 院 工 学 研 究 科 修 士 課 程 を設 置,昭 和30年

に は 同博 士 課 程 を 設 置,大

阪 府 立 大 学 と名 称 変 更 を す る な ど,変 遷 発 展 を つ づ け,現 在 は10学

科66講 座,10専

攻66コ ー ス を擁 して お りま す。

こ の 間,建 学 の精 神 で あ る,「学 術 の優 れ た研 究 と有 為 な 人 材 の育 成 を通 して 文 化 の 向 上 と産

業 の 発 展 に寄 与 す る」 の 実 現 に努 力 を重 ね て まい りま した 。 特 に,公 立 大 学 と し て地 元 大 阪 を

は じ め とす る産 業 界 へ 年 々 多 くの有 為 な 人 材 を送 り出 し,そ れ らの 多 くの人 々 の 活 躍 に よ り,

産 業 の発 展 に果 た し た役 割 は大 きい もの が あ っ た と自負 して お り ます 。 また,大 阪 府 立 大 学 紀

要 の刊 行 の ほ か,共

同研 究 或 い は受 託 研 究,さ

ら に は公 的 関 係 機 関 に対 す る情 報 提 供 等 を通 じ

て 教 育 研 究 内容 を公 開 す る こ とに も努 力 し て まい りま した 。

しか し なが ら,こ れ らの 教 育 研 究 内 容 の公 開 に関 す る 手段 は,従 来 や や もす る と学 術 的 価 値

を重 視 す る余 り,専 門 外 の 方 々 に大 阪 府 立 大 学 工 学 部 の 活 動 状 況 を 理 解 して い た だ くと い う面

で は十 分 で は な か っ た,と の 反 省 に立 っ て,よ

り多 くの 方 々 に大 阪 府 立 大 学 工 学 部 の活 動 状 況

を理 解 し て い た だ くた め に 「

大 阪 府 立 大 学 工 学 部 年 報 」 を 発 刊 す る こ と とい た し ま した 。 今 後

「

開 か れ た大 学 」「

産 官 学 の 協 力 体 制 の 確 立 」に向 け て 一 歩 で も前 進 に な れ ば と願 っ て お り ます 。

そ の 内 容 は,大 阪 府 立 大 学 工 学 部 教 員 の多 様 な 研 究 活 動 を所 属 学 科 毎 に ま と め て収 録 す る と と

もに,大 学 院 生 等 の学 位 論 文 を も掲 載 して お りま して,1990年1月

か ら12月 ま で の 大 阪 府 立 大

学 工 学 部 及 び 大 学 院 の 活 動 記 録 で あ る と考 えて お り ます 。 何 分 初 め て の 試 み で あ り,不 十 分 な

点 も多 い と存 じ ま す が,今 後 版 を重 ね る に 従 い 充 実 させ て まい りた い と考 え て お ります の で,

大 阪 府 立 大 学 工 学 部 年 報 に つ き ま し て,多

くの方 々 の ご意 見 を賜 る と と も に大 阪 府 立 大 学 工 学

部 の 活 動 状 況 を ご理 解 い た だ くた め に ご活 用 願 え れ ば 幸 い に存 じ ま す。

な お,大 阪 府 立 大 学 工 学 部 で は,学 術 研 究 の著 しい 進 展,急 速 な技 術 革 新,産 業 構 造 の変 化,

価 値 観 の多 様 化,国

際 化 の進 展,さ

ら に は18才 人 口の 急 減 状 況 な ど大 学 を と り ま く情 勢 の 急 激

な変 化 に的 確 に対 応 す る と と も に,公 立 大 学 と して の 使 命 を 自覚 し,地 域 社 会 の 諸 活 動 に貢 献

す る こ とに よ っ て教 育 研 究 活 動 を活 性 化 させ る た め,学 部 及 び 大 学 院 等 の再 構 築 に取 り組 む こ

と と し検 討 を 進 め て お り ます 。 そ の際,特

に大 学 院 に お き ま し て は地 球 環 境,情

報,新

素 材 な

ど社 会 的 要 請 の 強 い 先 端 的 科 学 技 術 分 野 に お け る研 究 者 技 術 者 の育 成 及 び創 造 的 科 学 研 究 開 発

型 社 会 人 技 術 者 の教 育 に力 を 入 れ た い と考 え,こ の 方 向 に 大 学 院 を整 備 充 実 し て まい りた い と

存 じて お り ます の で,関 係 各 位 の ご支 援 ご協 力 をお 願 い い た し ます 。

目

大 阪 府 立 大 学 工 学 部 組 織 表(Organization)

次

機 械 工 学 科(MechanicalEngineering)

航 空 工 学 科(AeronauticalEngineering)

電 気 工 学 科(ElectricalEngineering)

電 子 工 学 科(Electronics)

応 用 化 学 科(AppliedChemistry)

化 学 工 学 科(ChemicalEngineering)

金 属 工 学 科(MetallurgicalEngineering)

船 舶 工 学 科(NavalArchitecture)

経 営 工 学 科(lndustrialEngineering)

数 理 工 学 科(MathematicalSciences)

共

通 講 座(Inter-disciplinary)

1

3∼38

39∼60

61∼86

87∼102

103∼154

155∼174

175∼198

199∼210

211∼228

229∼236

237∼246

工 学 修 士 論 文 リ ス ト(MasterTheses)

工 学 博 士 論 文 概 要(DoctorTheses)

講 座,講

演 会(Lectures)

外 国 か ら の 来 訪 者(ForeignVisitors)

247∼254

255∼265

266∼267

268∼269

大 阪府立大学

大阪府 立大学工学部 組織 表

事 務 局

学 生 部

附属 図書館

計 算 セ ン タ ー

学

部

附属研 究所

工 学 部

農 学 部

経済 学部

総合 科学科

大 学 院

社会 福祉学部

工学研 究科

機 械 工 学 科(10講

座)

航 空 工 学 科(5講

座)

電 気 工 学 科(8講

座)

電 子 工 学 科(6講

座)

応 用 化 学 科(9講

座)

化 学 工 学 科(5講

座)

金 属 工 学 科(7講

座)

船 舶 工 学 科(4講

座)

経 営 工 学 科(4講

座)

数 理 工 学 科(6講

座)

共 通 講

座(2講

座)

(†

専士 課 禾

呈)

農学研究 科

経済学研 究科

総合科 学研究科

社会福祉学研究所

機 械 工 学 専 攻(llコ

ー ス)

航 空 工 学 専 攻(5コ

ー ス)

電 気 工 学 専 攻(8コ

ー ス)

電 子 工 学 専 攻(6コ

ー ス)

応 用 化 学 専 攻(10コ

ー ス)

化 学 工 学 専 攻(5コ

ー ス)

金 属 工 学 専 攻(7コ

ー ス)

船 舶 工 学 専 攻(4コ

ー ス)

経 営 工 学専 攻(4コ

ー ス)

数 理 工 学専 攻(6コ

ー ス)

科

学

工

械

機

)

雄

勝

廣

作

工

芳

正

安

械

機

中

本

橋

(

座

田

杉

嶋

講

 

第

授

授

手

学

教

工

教

助

助

械

機

機械 工 学第8講 座(計 測 工 学)

教

授

岩

田

耕

一

助教 授

久

保

速

雄

助

手

菊

田

久

雄

)

治

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茂

平

一

学

力

眞

健

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浩

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村

森

田

津

(

座

谷

東

小

石

海

講

第

授

授

手

手

手

学

教

工

教

助

助

助

助

械

機

機械 工 学第9講 座(精 密工作)

教

授

川

口

格

助教 授

喜

田

義

宏

講

師

井

上

久

弘

)

彦

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学

工

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仁

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田

谷

嶋

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座

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仲

中

講

 

第

授

師

手

学

工

教

講

助

械

機

機械 工 学第 抽講座(制 御 工 学)

教

授

小

野

敏

郎

助 教授

栗

林

勝

利

講

師

大 須賀

公

一

助

手

和

田

光

代

機 械工 学第3講 座(機 械 システム工学)

教

授

伊

東

弘

一

講

師

横

山

良

平

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手

斯

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敬

勃

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郎

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レ

荊

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信

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工

熱

野

野

茂

浦

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沼

佐

加

松

講

る

第

授

授

師

手

学

教

工

教

助

講

助

械

機

機 械工 学第5講 座(内 燃 機 関)

教

授

角

田

敏

一

助 教授

太

田

幹

郎

講

師

片

岡

克

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田

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菅

池

講

り

第

授

授

師

学

教

工

教

助

講

械

機

懸1.

学術 論 文,

国際会 議Proc.WWWWIWWIWWIIIeWWWIewew

聞ア ル ミ棒 の 凸 状 端 変 形 挙 動 と発 生 衝 撃 力

短 い 棒 か ら長 い 棒 へ 変 化 させ た 場 合

谷 村 眞 治,真

下 範 行,海

津 浩 一,五

十 鈴 川

浩 児

日本 機 械 学 会 論 文 集,A56,1989-1994

(1990)

Instudyingthedynam量cbehaviorofabodyunder impulsiveloading,itmaybefundamentallyimpor-tanttoanalyzeelastic/Plasticdeformationata contactpartandtoanalyzetheimpu正siveforce generatedatthatpart.Inthisstudy,thedeformed shapeatthecontactpartandthegeneratedimpul-siveforcehavebeenmeasuredwhenanaluminum bar,whoseendisatruncatedcone,collidesaxially, perpendicularlyagainstadevisedsensingplate. Thelengthofthebarwasselectedintherange fromO.2mto2m.Itwasfoundthroughtheexperi・ mentsthatanewtruncatedconewasformedatthe contactend,andthattheconicalangleofthecone dependedonlyontheconicalangleoftheformer conebeforethecollision.Itwasalsoconfirmedthat thegeneratedmeanstressontheboundaryplane betweenthedeformedpartandtheundeformed partattheimpactendwasconstantandinde-pendentoftheshapeoftheconeandofthelength ofthebar. ■ ホ プ キ ン ソ ン 棒 法 に よ る 低 温 用 特 殊 試 験 法 谷 村 眞 治,木 村 則 秀,海 津 浩 一,五 十 鈴 川 浩 児 日 本 機 械 学 会 論 文 集,A56,2040-2044 (1990) Thedynamicstrengthofindustrialmaterialsat lowtemperatures,especiallylowerthanthetemper-atureofliquidnitrogen,hasattractedspecialinter・ est.Inthispaper,asanapproachtoexaminingthe dynamicpropertiesofmaterialsattheseIowtem-peratures,amodifiedsplitHopkinsonbarmethod isproposed.Inthemethod,anarrowgapismade betweenapressurebarandaspecimen.Bythis method,itispossibletoshutoffheatconduction betweenthemandtocontrolthetemperatureofthe specimenaccurately,Theoreticalconditionsfor goodmeasurementbythismethodhavebeen examinedthoroughly.Bycarrymgoutanexperl-mentundertheseconditions,theeffectivenessof thismethodhasbeenconfirmed.

■ア ル ミ棒 の 凸状 端 変 形 挙 動 と発 生衝 撃 力

衝突棒 中の応 力波伝 ぱを考慮 した理論

谷村 眞治,佐 々木 良樹,海 津浩 一,

東

健 司,五 十 鈴 川浩 児

日 本 機 械 学 会 論 文 集,A56,2255-2261 (1990) Atheoreticalrelationisformulatedbywhichthe impulsiveforcegeneratedatacontactpartcanbe estimated,whenanaluminumbarwhoseendisa truncatedconecollidesaxially,perpendicularly againstaplanewallatacomparativelylowspeed・ Intheformulation,theeffectofthestresswave propagationistakenaccount.Bycomparingexper-imentalresultsinwhichaluminumbarswhoseends areofavarietyofshapeoftruncatedcones,coL lidedagainstadevisedsensingplate,withcalcu-latedresults,theeffectivenessofthetheoreticaI relationforestimatingtheimpulsiveforcewhich variescomplexlywiththeshapeofthecontactend, impactvelocityandlengthofthebarisconfirmed. ■ セ ラ ミッ ク ス 粒 子 で 混 合 充 愼 さ れ た 複 合 粉 末 の 製 作 と そ の 形 成 モ デ ル 東 健 司,佐 藤 宗 武,濱 野 史 明,宮 南 啓, 谷 村 眞 治,伊 藤 太 一 郎,熊 谷 正 樹,渋 江 和 久,吉 田 英 雄 粉 末 お よ び 粉 末 冶 金,37(2),292-295(1990) Thenewmethodhasbeendevelopedtoproduce compositepowderthatwasdispersed homogeneouslybysiliconcarbideparticlesalong grainboundariesinmatrixpowderofAluminium-Lithiumalloy.Thiscompositepowdercanbe obtainincombinationwithahigh-speed/high- sheartypemillandsuperplasticityofmatrixpow-der.Themodelofcompoundingprocesshasbeen proposedfrommetallographicobservationofpow・ der.Thisnewmethodmightbeusefulfordesigning thenewcompositematerials.

■DynamicRecrystallizationofSuperplastic

AluminumAlloy

(超 塑 性 ア ル ミニ ウ ム 合 金 の 動 的 再 結 晶)

K.Higashi,M.Uno,S.Matsuda,T.Itoand

S.Tanimura

Proc,ofInt.Conf.onRecrystallizationin

MetallicMaterials,Wollongong,Australia,

TMS,711-716(1990)

Insomecommercialaluminiumalloys,suchas

Supral(Al-6Cu-0.4Zr),aheavilyrolledmicro-structurecanrecrystallizetoaveryfinegrainand

uniformmicrostructureduringtheearlystageof

superplasticdeformation.Itwasshownthatthe

deformationisaccompaniedbyastrain--induced

continuousrecrystallizationprocessillthatbothof

thesub-grainsizeandthemisorientationdifference

betweentheneighboringsub-grainsincreasewith

plasticstrain.Theveryfinegrainobtainedbythis microstructureevolutionduringsuperplasticflow canleadtothe璽argesuperplasticelongationsby continueddeformation.Thisdynamicrecrystalliza-tionduringtheearlystageofdeformationmight duetothepresenceofveryfinedispersedparticles ofA13Zr.Itwasobservedthatdynamicgrowthof Al3Zrparticlesismorerapidthanstaticgrowthby annealingonly.Inthispaper,dynamicrecrystalliza-tionmechanismbasedontheeffectofstrainingon thisstabilityorgrowth .oftheAl3Zrparticleswill bediscussed. ■ThelnstabilityofSuperplasticDeformation inP/Mandl/MAluminumAlloys (P/Mお よ び1/Mア ル ミニ ウ ム 合 金 に お け る 超 塑 性 変 形 の 安 定 性) K.Higashi,H,Imamura,T.Ito andS.Tanimura Proc.ofSecondInt.Conf.onSuperplas-ticityinAerospace,Anaheim,U.S.A., TMS,110-121(1990) P/M7475-0.7Zrproducedbypowder-metallurgy hasshownsuperplasticelongationsofmorethan 500%intherangeofstrainratesfrom10-2to100 s-1andtemperaturesfrom723to798K.Inparticu-lar,themaximumelongationof1200%was obtainedat788Kforastrainrateof7x10-2s  1, whichistwoordersofmagnitudefasterthanthat for7475producedbyingot-metallurgy(1/M).This excellentsuperplasticperformanceathigherstrain ratesisduetoafinegrainsizeofabout2μm developedbydynamicrecrystalHzationduringthe earlystageofsuperplasticflow.Inthiswork,the stabilityofdeformationinP/M7475isconsidered intermsofaninstabilityparameter,1(ε)=(1-7-m)/m.Valuesofbothm(=lnσ/inξ)andγ(=1/σ. ∂σ/∂ ε)asafunctionofstrainhavebeenmeasured duringconstanttruestrainratetesting.ForP/M 7475thedeformationproceedsunstably(0<1〈3) fromsmallstrainstofailure,andthismeansthat theformationand/orthegrowthofneckingproc-eedsgraduallyduringsuperplasticflow. ●lnstabilityofSuperplasticAluminumAIIoys (超 塑 性 ア ル ミニ ウ ム 合 金 の 安 定 性) H.Iwasaki,S.Hayami,K.Higashi andS.Tanimura Proc.ofMRSInt,MeetingonSuperplas-ticityinMetals,CeramicsandIntermetal・ 1ics,SanFrancisco,U.SA,MRS,233-238(1990) Theinfluenceofthestrainhardeningcoefficient, γ,andthestrainratesensitivityexponent,m,on theonsetandgrowthofneckinghasbeenpointed outinmanymodelsaboutplasticinstability controlledbythemechanicalpropertiesofmate-rials.Inthispaper,theinstabilityparameterI(=(1 一γ一m)/m)proposedbyHartisusedtorelatethe valuesofm(=∂lnσ/∂lnC)andγ(=∂ σ/(σ.∂ ε)) forsomesuperplasticaluminiuma!loys,These valuesofmandγwerecalculatedfromtheload-elongationcurveatvariousstrain-ratesincostant strain-ratetestswithperiodicmdeterminationsby straln-ratedeparturesofsmaIlmagnitude.ItwilI beshownthatthestrainhardeningduetograin growthcontributestoanincreaseinthestabilityof plast{cdeformationduringsuperplasticflow.How-everthedecreaseofmduetodynamicgraingrowth withstraincausessuperplasticdeformationtobe unstableneartheonsetoffracture.Thetransition ofIvaluesfromnegativetopositivecoincideswith adecreaseinmvalueandflowstress.ltisconclud・ edthatthedevelopmentofneckscanbecharacter-izedbyaninstabilityparameterIwhichincludes theeffectofstrainhardeningcausedbystrain inducedgraingrowth.

■SuperplasticityinPIMAIuminumAlloys

(PIMア

ル ミニ ウ ム 合 金 の 超 塑 性)

K.Higashi,S.TanimuraandT.Ito

Proc.ofMRSInt.MeetingonSuperplas-ticityinMetals,CeramicsandIntermetal・

lics,SanFrancisco,U.S.A.MRS,385-390(1990)

Recentadvancesinthetechnologiesofpowder metallurgyleadtothedevelopmentofsomesuper-plasticaluminiumalloyscontainingadeliberate additionofalargeamountofZrand/orCrandMn thatexhibitthehighstrainratessuperplasticity. Forafewalloysystems,thelargeelongationmore than500%hasbeenobservedoverthestra量nrates of1×10一 且g一i,whlchratesaretwoorthreeordersof magnitudefasterthanthoseatwhichsuperplas- ticityisfoundinconventionalsuperplasticalumin-iumalloysproducedbyingotmetallurgy.Thehigh strain-ratessuperplasticityobtainedinbothtypeof fullystaticrecrystalllzedanddynamicrecrystall-izedP/Maluminiumalloys.Thedecreasingof initials至zeofgrainsand/orsub-grainsleadstothe increasingthestrain-ratesforsuperplasticflowin bothtypesofalloys.Therefinementofgrainsor sub-grainssizeisoneofnecessaryandimportantto obtainthehighstrain-ratessuperplasticity.

rRegularElectroconductiveNetworksMade

FromMetal-CoatedPlasticPowedrs=Effect

ofTheConcentrationofMetalonThe

Condactivity

(金 属 コ ー テ ン グ さ れ た プ ラ ス チ ック 粒 子 か ら の 規

則 性 伝 導 ネ ットワ ー ク の 製 造:伝

導 性 に 及 ぼ す 金

属 濃 度 の 影 響) M.Alonso,M.Satoh,K.Miyanami, K.HigashiandT.Ito PowderTechnology,63,35-43(1990) Compactionofcoreparticlescoatedbysmaller particlesofakeycornponentresultsinamodel structureconsistingofathree-dimensionalregular networkofthekeyconstituentembeddedinthe core(matrix)materiaLThismethodmayfind promisingapPlicationsinthepreparationofnew materials.Asanexampleofitspossibilities,the formationofanelectroconductivenetworkbyhot-pressingsilver-costedpoly(methylmethacrylate) particlesisreportedinthispaper.Besidesitseffect ontheelectricalpropertiesoftheproduct,the amountofsilverpowderusedtocoattheplastic particleshasaremarkableeffectonthestructure ofthecoatinglayer.Theuseofthistechnique makesitpossib工etoobtainconductiveplasticsat metalconcentrationsconsiderablylowerthanthose reportedpreviously,withouttheneedtousemetal-licfibersofhighaspectratio. ■DispersionofCeramicPowdersintoPartic-ulateSuperplasticAトLiAlloy (超 塑 性Al-Li合 金 粉 末 へ の セ ラ ミッ ク ス 粒 子 の 分 散 に つ い て) MSatoh,F.Hamano,K。Miyanami, K.Higashi,T.ItoandH.Yoshida Proc.ofSecondWorldParticleTechnol-ogy,SPT,Kyoto,432-436(1990) Thenewmethodfordispersingceramicfine powdershomogeneouslyintoparticlulatematrix alloyhasbeendeveloped,Thematrixalloywhich crystalgrainsizeandshapeinoneparticleare controlledaccordingtotherequiredaccuracy showsthesuperplasticproperty.SiCpowderwas penetratedalongtheboundaryofcrystalgrainin theparticleandthehomogeneousdispersionof fillerinthematrixpowdercouldbesuccesfully achieved.Withthisnewmethod,acompositepow. der(1.e.,eachparticleitselfbeingacomposite) ratherthanamixtureofdifferentcomponentsis obtained。 ■AnExperimentallnvestigationoftheSuper-plasticFormingBehaviorofaCommercial Al-Bronze (実 用 ア ル ミニ ウ ム 青 銅 の 超 塑 性 成 形 挙 動 の 実 験 的 観 察) Z.X.Guo,K.HigashiandN.Ridley Metal1.Trans.,21A,2957-2966(1990) Thesuperplasticbehaviorofthermomechanical・ 1yprocessedcomplexcommercialA1-bronze(Cu-10AI-4.5Fe-6Ni-2Mn)sheetmaterialhasbeen investigatedunderbiaxialbulge-formingcondi- tionsusingconstantgaspressuresatdifferenttem- peratures.Theresultsofbulgetestingweresystem-aticallyanalyzedusingnvaluesdeterminedfrom uniaxialtensiletestsonthesamesheet.Thevaria・ tionsofdomeheightandthicknesswereexamined relativetoformingtime.Therateofchangeof domeheightwasobservedtobecomparabletothe correspondingapexstrainrate,andbothdome heightandnvaluewereseentoinfluencethethick-nessgradient.Itwasalsodemonstratedthatthe geometryofadomewasnotconstantduringbulge formation.Itcouldbeflatterthan,equivalentto,or sharperthanasphericalshape.Thegrainsizewas relativelysma11(2to3μm)andverystable,and thisisIikelytoberesponsiblefortheIargesuper- plasticstrainsandrelativelyIowlevelsofcavita-tionobservedforthealloy. ■ 実 用 ア ル ミニ ウ ム 合 金 の 高 速 変 形 特 性 東 健 司,向 井 敏 司,海 津 浩 一, 土 田 信,谷 村 眞 治 材 料,39,1619-1624(1990) Highstrain-ratedeformationcharacteristicsin somecommercialaluminiumalloys,oτ1050,3003, 3004,5182and7NOIalloys,havebeeninvestigated athighstrainrateover103s-i Themainconclusionsaresurnmarizedasfollows; (1)Thestrain-ratesensitivityofflowstressin allcommercialaluminiumalloyshasbeenobserved inthehighstrainraterange. (2)Threetypesintypicalchangeofductility withstrainratehavebeenobservedinthehigh strainraterange;thefirstisthatlittlechange量n ductilityoverstrainrateasboth1050and7NOI alloys,thesecondisthatductilityincreaseswith strainrateasboth3003and3004alloys,andthe lastisthatductilitydecreaseswithstrainrateas 5182alloy. (3)Thealloys,thatshowlargerductilityinthe highstrainraterangethanthatintheIowstrain raterange,areboth3003and3004alloys,butboth alloysof5182and7NOlshowlowerductilityinthe highstrainraterangethaninthelowstrainrate range,and1050alloyshowsnochangeinductility . (3)Incommercialaluminiumalloys,itisclear thatoneoftherequirementstoobtainlargerductil・ ityinthehighstrainraterangeisarユincreasing valueofstrainratesensitivityexponentmwith strain.

■UnsteadyThermalStressAnalysisinThree

-DimensionalProblemsbymeansofThe

ThermoelasticDisplacementPotentialand

TheBoundaryElementMethod

(熱 弾 性 変 位 ポ テ ン シ ャル お よ び 境 界 要 素 法 に よ

る3次

元 非 定 常 熱 応 力 問 題 の 解 析)

Y.Ochiai,R.IshidaandT.Sekiya

J.StrainAnal.,25,9-14(1990)

Anumericalmethodtoanalyseunsteadythermal stressesinthree-dimensionalproblemsisproposed. Itisshownthatthree-dimensionalunsteadyther-malstressproblernscanbeeasilysolvedwithout thevolumeintegralbymeansofthethermoelastic displacementpotentialandtheboundaryelement method.Itisalsoshownthatthetimeintegralcan beeasilycarriedoutanalytically.Inordertoinves-tigatetheaccuracyofthisrnethod,unsteadyther・ malstressdistributionsforasphereandacircular cylinderareobtained.Asanumericalexamplefor whichitisdifficulttoobtaintheanalyticalsolu- tion,thermaldisplacementsandsurfacestressdis-tr至butionsforatorusareobtained. ■SteadyThermaiStressAnalysisinTwo-DimensionalProblemsbyThermoelastic DisplacementPotentialandBoundaryEle-mentMethod (熱 弾 性 変 位 ポ テ ン シ ャ ル お よ び 境 界 要 素 法 を 用 い た2次 元 定 常 熱 応 力 問 題 の 解 析) Y,Ochiai,R.IshidaandT.Sekiya J.ThermalStresses,13,151-159(1990) Anewnumericaimethodtoanalyzesteadyther・ malstressesintwo-dimensionalproblemsis proposed.Thermoelasticdisplacementpotentialis introducedfortheanalysis.Thediscontlnuitiesof stressesontheboundaryareinvestigated,anda completelyanalyticformulationiscarriedout.In ordertoinvestigatetheaccuracyofthismethod, steadythermalstressdistributionsinasquare columnandacircularcylinderwithaneccentric circularholeareobtained. ■ 熱 弾 性 変 位 ポ テ ン シ シ ャ ル を 用 い た 三 次 元 定 常 熱 応 力 の 数 値 解 析 法 落 合 芳 博,石 田 良 平 日 本 機 械 学 会 論 文 集,A56,1199-1203 (1990) Intheordinaryboundaryelementmethodfor steadythree-dimensionalthe㎜oelastlcproblems, theGalerkinvectorisusedtoexpressthedisplace. ments,andGreen'ssecondidentityisusedtotrans・ formvolumeintegralsintoareaintegrals.Inthis paperthethermoelasticdisplacementpotentialis introducedforanalysis.Thedisplacementsand stressescausedbytemperaturedistributionare givenbytheder{vativesofthermoelasticdisplace-mentpotential.Themethodofsuperpositionfor solutionisusedtosatisfythecomPlementa「y mechanicalboundarycondit{ons.Thediscontinu-itiesofstressontheboundaryareinvestigatedby theanalyticformulation.Inordertoinvestigatethe accuracyofthismethod,steadythermalstress distributioninacylinderisobtained.Asanumerl-calexample,thethermaldisplacementandthermal stressinacup-shapedobjectareobtained・

■ThermalShockResistancesandFracture

ToughnessesofGraphitesandCIC-Com-

positesasPlasma-FacingFirstWallCom-ponentsforFusionReactorDevices

(核 融 合 炉 装 置 第1壁

用 黒 鉛 お よ び 炭 素 複 合

材 の 熱 衝 撃 抵 抗 と破 壊 靱 性 に つ い て)

S.Sato,AKurumada,K.Kawamataand

R.Ishida

FusionEngineeringandDesign,13,159-176(1990)

Onthebasisofouranalysisofatransientther・

malstressproblemofathincirculardisk,whichis

ゆ

コ

Iocallyheatedatanarbitraryeccentrlcposltlon・ influencesonthermalstressesandstressintensity factorsinthethermalshocktestingsofthedisk specimensarediscussed.Thethermalshockresis-tancesandfracturetoughnessesoffivekindsof graphiteandsixkindsofC/C-compositeasthe firstwallmaterialsinfusionreactordevicesare evaluatedbymeansofarcdischargeheating method.Theseresultsarecomparedwithprelimi-naryobservationsoftheplasrna-facingfirstwall tilesforafusionreactordevice(JT-60).Other mechanicalandfracturemechanicspropertiesare alsomeasured.TwographitesandthreeC/C-com-positesareirrad三ateduptoabout1.1-1.9×102in/ cm2(E>29fJ)atabout650-1000℃inafissionreac-tor(JapanMaterialTestingReactor,JMTR)and thedegradationsinthethermalshockresistances andfracturetoughnessesandthechangesof mechanicalandfracturernechanicspropertiesdue totheneutronirradiationsarequantitativelygiven.

■境 界 要 素 法 による軸 対 称 熱 弾 性 解 析 につ いて

間 接 法 による定 式 化 と時 間 積 分 に関 する考

察

石 田良平,落 合芳 博

日本 機械 学会 論文 集,A56,2479-2485

(1990)

Inthispaper,wedealwiththeboundaryelement formulationofthetransientaxisymmetricther-moelastlcproblem.Fortheformulationofthe problem,weintroducethethermoelasticdisplace. mentpotentialfunction.Usingth1sfunction,we indirectlyobtainGreen'sfunctionsofthethermal displacementandthermalstresscomponentsand theirboundaryintegralrepresentations。Perform-ingthetimeintegrationanalytically,theresultant functionisseparatedintotwoparts:thesteadyand

thetransientparts.Weobservesingularityatthe

boundaryintegrationonlyinthesteadypart.

■NewBoundaryElementMethodFormula・-tionforThermalStressAnalysis (熱 応 力 解 析 の 新 し い 境 界 要 素 法 定 式 化) Y.Ochiai,R.IshidaandT.Sekiya Procee(玉ingsofthe12thInternationalCon- ferenceonBoundaryElementsinEngineer-ingComputationalMechanicsPublications 1,383-394(1990) Newboundaryintegralformulationisproposed forquasi-staticsteadyandunsteadythermalstress problems.Unsteadythermalstressproblemscanbe easilysolvedwithoutvolumeintegralusingthe conceptofthermoelasticdisplacementpotential.

■境 界 要 素 法 による二 次 元 非 定 常 熱応 力解 析

落 合 芳 博,石

田 良 平

日本 機 械 学 会 論 文 集,

(1990)

A56,1824-1830

Theboundaryelementmethod(BEM)hasbeen usedinvariQusfieldsbecauseBEMisconvenient comparedtoFEM.BEMdoesnotneedanarea integralintwo-dimensionalelasticproblemswith・ outbodyforces,butinunsteadytwo-dimensionaI thermoelasticproblems,theareaintegralisusually necessary.Amethodoftransformingtheareainte- gralinBEMfortwo-dimensionalunsteadyther-moelasticitytoaboundaryintegralhasbeenrecent・ Iyreported[1].However,acellwasusedina numericalexample,andthetimeintegralwascar-riedoutnumerically.Thispapershowsthatthe timeintegralcanbecarriedoutanalytically,The valuesofthestressdiscontimuitiesontheboundary arealsoclarified,Inconclusion,itisshownthatthe sameequat至oncanbeusedinboththeinternalarea andontheboundary, ■UnsteadyThermalStressAnalysisinThree -DimensionalProbiemsbyMeansof Boundary-ElementMethod (境 界 要 素 法 を 用 い た3次 元 非 定 常 熱 応 力 解 析) Y.OchiaiandR.Ishida CommunicationsinAppliedNumerical Methods,6,535-542(1990) Theboundaryintegralformulationforunsteady thermalstressesinthree-dimensionalquasi-static problemsisproposed.Itisshownthatthree-dimen-sionalunsteadythermalstressproblemscanbe solvedeasilyxkithoutthevolumeintegralbymeans ofthethermoelasticdisplacementpotentialandthe boundary-elementmethod.Itisalsoshownthatthe timeintegralcanbeeasilycarriedoutanalytically.

Inordertoinvestigatetheaccuracyofthismethod,

unsteadythermalstressdistributionsforacubeare

obtained.

■ 核 融 合 炉 装 置 第1壁 用 黒 鉛 お よ び 炭 素 複 合 材 の 耐 デ ィ ス トラ プ シ ョ ン 性 と そ の 中 性 子 照 射 効 果 の 評 価 佐 藤 千 之 助,車 田 亮,川 又 清 弘, 石 田 良 平,瀧 沢 照 弘,照 山 量 弘 日 本 原 子 力 学 会 誌,32,1124-1132(1990) Graphitesand/QrC/C-compositesasplasma-fac-ingfirstwallcomponentsforfusionreactordevices aresoseverelysubjectedtoplasmadisruption. Thereforethethermalshockresistanceandfrac・ turetoughnessofthesematerialsmustbeevaluated whetherornottheyhaveappropriateperfor-mances.Inthispaper,thethermalshockresistance andfracturetoughnessofseveralkindsofgraphites andC/C-compositesforcandidatefirstwallcom・ ponenttiiesaredeterminedbymeansofarcdis-chargeheatingfordiskspecimens.ThemechanicaI andfracturemechanicspropertiesofthesespeci-mensarealsomeasured.Twographitesandthree C/C-compositesareirradiatedupto1.9×102'n/ cm2(E>29fJ)at650∼1,000℃inafissionreactor (JapanMaterialTestingReactor;JMTR)andthe degradationsinthethermalshockresistanceand fracturetoughnessandthechangesofmechanical andfracturernechanicspropertiesduetoneutron irradiationarequantitativelygiven. 9ANumericalRemarkofaTwo-Dimensional Air-Cushionand-SuctionPad (DiscreteVortexMethod) (2次 元 エ ア ク ッ シ ョ ン ・サ ク シ ョ ン パ ッ ド に つ い て (離 散 渦 法)) T.Nakajima.T.Morimoto,T.Kida, T.HirotaandZ.Yasutomi Proc.3rd.Japan-ChinaJointConf.Fluid Machinery.II-353-II-360(1990) Thepurposeofthepresentpaperistopropose theconceptofanewhandlingsystemwithout touchingthemateriaLThisnewhandlingsystemis basedontheuseoftwojets,thatis,jetflowsare ejectedontothematerialfromtwoslits,sothata negativeforceorapositiveforceiscreatedaccord. ingtothematerialposition.Toconfirmthiscon-cept,numericalcalculationiscarriedoutbythe discretevortexmethod.Inthepresentpaper,we payattentiontotheflowbehaviorneartheslit,so thatthelengthofthematerialisassumedtobe infiniteandtheflowistwo-dimensional.Numeri. calresultsshowthatthereisthepossibilityofa newhandlingsystemwithouttouchingthematerial inthepresentsystem,thatwecankeeptheclear一

anceinthepresentsystemmuchlargerthanthatin

asystemusingonlyasingleairjet,andthatwe

maycontrolthepositionofthematerislbychang-ingthemassflowofthejet.

■NumericalSimulationofOuterFlowaround

aTwoDimensionalACVwithanlnternalAir

Supply

(内 部 供 給 型 二 次 元ACV周

りの 外 部 流 れ の 数

値 シ ミュ レ ー シ ョン)

R.Hayashi,T.Kida,andZ.Yasutomi

TechnicalPapers4thInt.Symp.Marine

EngineeringKobe'90,A-3-7A-3-14

(1990)

Ourpurposeistoestablishthenumericalcalcula-tionmethodwhichsimulatestheouterflowaround anACVwithaninternalcushionairsupply.In presentpaper,asaninitialstep,weexpandedthe previousnumericalcalculationmodelforanACV withanexternalcushionairsupply,combineda discretevortexmethodwithapanelone,toanACV withasimpleairintakeconfigurationwhichhasn' tduct.Andthemaindifferenceoff!owbehaviours betweentwokindsofACV'swasmadeclearby comparisonwithboths{mulationresults:The expandednumerica玉calculationmodelmayquali・ tativelyrepresentthefeaturesofflowpatternfor anACVwithanairintake.AnACVwithanair intakemaygeneratelargerthrustthananACV withoutanair量ntakebecauseofthesuctioneffects ofairintake.

■AnAirCushionLandingSystemofthe

LargeAircraft

(超 大 型 航 空 機 の エ ア ク ッシ ョン 降 着 装 置 に つ い

て)

T.Nakajima,H.Nakata,TKIda

andZ.Yasutomi

TechnicalPapers4thInt.Synp.Marine

EngineeringKobe'90,A-3-15A-3-22

(1990)

Thepresentstudyistoknowthecrudefeatureof ACLS(aircushioロ1andingsystem)foralarge aircraft.Thefullmodelwithoutthemainwing(the diameterofthecushionchamberis144mm)isused, andthedragforce,heaveheight,andtrimangleare measuredbyrunningonthewater-pool.Inthis experiment,twotypesofthecushionchamberare used,peripheralandplenum,andtheirresultsare compared.Thewholefeatureofthedragliftratio isalmostsameinthebothtypes.Thetrendofthe trimangleismuchdifferent.Thetrimangleofthe plenumchamberismuchIargerthanoneofthe peripheralatthefirsthump.IntheIlghtload,there isnoremarkablepeakofthetrimanglecurve 、g、i・・tth・F…d・number,・nth・ ・th・ ・h・nd・it existsintheplenumchamber。Finally,usingthese results,TOFL(take-offfieldlength)ofthissystem (ACLS)iscomparedwiththeconventionalone. ■ 渦 糸 近 似 法 に つ い て の 一 考 察 一N-S方 程 式 か ら の 導 出 中 嶋 智 也,木 田 輝 彦 日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,3284-3291 (1990) Thevortexmethodisoneofthemethodsusedto solvehighReynoldsnumberflowproblemsofin-compressible,inviscidfluids.Thismethodhasbeen usedforvariousproblems:vorticalflowsinaer-odynamics,separatedflowaboutcylindricalbodies, chaos,stabilityoftherowofvorticesinatwo-dimensionalflow.Mathematicalresearchofthis methodhasalsobeencarriedoutandtheconver・ gencetheoremhasbeenestablished.Nevertheless, someresearcherssaythatthismethodisawkward becauseoftheapPearanceoftheveryIargeinduced velocityandthedifference,incalculatedresultsdue tothetimesteps,andsoon.Toresolvesuchprob・ lems,itisimportantatleasttoreducethismethod fromtheNavier-Stokesequationdirectly.Sointhe presentpaper,weaimtoformulatethevortex methodfromtheNavier-Stokesequationdirectly, andtoclarifytherelationoftheearlierproposed vortexmehtods.

願3次 元 外 部 供 給 型ACVの

外 部 流 れ の 数 値 シミ

ュレー ション

半球 状 機 体 の 場 合

林

隆 一,木 田輝彦,安 富 善三 郎

日本航 空宇 宙学 会誌,38,616-622(1990)

Thebehavioroftheouterflowaroundathree dimensionalACVwassimulatedbythediscrete vortexmethod,whichwasalmostsimilartothat proposedbyShirayama.Inthepresentnumerical method,theKelvin'stheoremwasused.Theshape ofACVissemisphericalandimpulsivelystarted flowisinvestigatedinthispaper.Itwasconfirmed, fromthecomparisonofthepresentnumerical resuitswiththeflowvisualizationofearlierworks, thatthepresentnumericalmethodmightsimulate thefeatureoftheouterflowaroundathreedimen-sionalACV,Especiallywesimulatedahorseshoe・ shapedvortex.Itisseenthatthefeatureofthe outerflowaroundthisshapeofACVchanges accordingtotheairsupPlyfluxtothecushion chamberandwemayclassifyroughlyintotwo groups:(1)Inthelargeamoun亡oftheairsupply flux,thefluidisissuedfromtheoveralledgeofthe cushionchambertotheexteriorandthehorseshoe -shapedvortexisgeneratedaroundthebodyof ACV.(2)Inthesmallamountoftheairsupply

flux,theouterfluidinflowsintothecushioncham-berfromthefrontpartofthecushionchamberand

theconcentrationofvorticesdoesnotdevelopnear

thispart.

■ATheoreticalRemarkaboutWavesona StaticWaterSurfacebeneathaLayerof MovingAir (流 動 す る 気 流 層 下 の 水 面 の 波 に 関 す る 理 論 考 察) T.Kida,R.Hayashi,andZ.Yasutomi SIAMJ.App1.Math.,50,1566-1579(1990) GrundyandTuck[J.FluidMech,178(1987),pp、 441-457〕treattheproblemofIarge-amplitude wavesonanair-waterinterfacewheretheairisa steadynonuniformflowandthewaterisstation-ary,TheycomputedbothperiodicnonlinearStokes -1ikewavesfardownstreamandaconfigurationof thewatersurfacefromtheedgeregionofahover-craft.However,thereisnoworkthattreatsthe existenceofsuchStokes-likewavestheoretically. Thepresentworkaimstoprovetheexistenceof suchsolutionsinthecasewherethecushionpres・ sureislow,thatis,thedepressionhoattheup-strealnstagnationpointfromthemeanwaterlevel issmall.

■三 次 元 離 散 渦 モデル における非 定 常 流 体 力 の一

定 式 化

加 櫓

武,仲 谷仁 志

日本 機械 学会 論 文集,

(1990)

B56,396-401

Aformulationofunsteadyforcesactingon

bodiesinthree-dimensional,incompressibleand

inviscidflowisperformedwithadiscretevortex

model.Theflowfieldisdeterlninedbythenumber

ofdiscretevortexfilaments(vortexsegment)as

arethethree-dimensionalbodies.Thetotalimpulse

actingonbodiesinacertaintimeintervaliscalcu-

1atedbyapplyingthemomentumtheoremtocon-trolthevolumewhichenclosesthebodiesandall

vortexsegmentsandwhichmoveswiththefluid.

Theforcesareobtainedbytakingthetimeaverage

ofthetotalimpulseandcalculatedbyusingthe

stateofpositionsandthestrengthsofvortex

segmentsatthebeginningandtheendofthetime

interval.Thisformulaisappliedtothecalculation

oftheunsteadyforcesactingonadeltawingin

uniformandnonuniformflow.Asaresult,itis

foundthatthisformulaisveryeasyandeffective

tocalculateunsteadyforceswiththethree-di-mensionaldiscretevortexmode1.

■回 転 ・並 進 振 動 する平 板 まわ りの流 れ

離 散 渦 法 による数 値 解 析

仲 谷 仁 志,加 櫓 武,折 田 正 広,畠 山 英 二 日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,1601-1606 (1990) Thediscretevortexmethodwithconformal mappinghasbeenappliedtoanalyzetheflow aroundaflatplateactinginthecombinationof rotationalandtranslationaloscillationsinauni・ formflow,wheretherotationaloscillationisabout thefrontendoftheplate.Numericalcalculations areperformedforvariousnondimensionalfrequen-cies(ratioofcircurnferentialvelocityatrearendof platetouniformvelocity),anglesinrotational oscillation,amplitudesintranslationaloscillation andphaseanglesinbothoscillations.Vortex patternsandunsteadyforcesareobtained.Asa result,thebehaviorofvorticesshedfrombothends oftheplategreatlyaffectsthethrust.Thethruston theplateincreasesasthenondimensionalfrequency lncreases. 圏 移 動 地 面 板 法 に よ る 自 動 車 の 空 力 特 性 に つ い て 波 多 野 治 巳,仲 谷 仁 志 自 動 車 技 術 会 論 文 集,46,40-44(1990) Itmaybethoughtthattheundersideairflowof roadvehiclehaveagreatinfluenceupontheground effect.Inthisstudy,themodelsweretestedforthe effectwithorwithoutrotatingwheelsinawind tunnelwithmoving-floorrigandsuctionbox. Furthermore,theflowoftheuppersideQfthebody wasinvestigated.Asaresult,wheelshavemucha greateffectonthegroundeffect,andtheeffectof theupper-sideflowisnegligible. ■lnfluenceofFuelCostontheOperationof aGasTurbine-WasteHeatBoilerCogener-ationPlant (ガ ス タ ー ビ ン 発 電 ・廃 熱 ボ イ ラ 方 式 コ ー ジ ェ ネ レ ー シ ョ ン ・プ ラ ン トの 運 用 に 対 す る 燃 料 費 の 影 響) K.Ito,R.Yokoyama,S.Akagi andY.Matsumoto Trans。oftheASME,J.ofEng.forGas TurbinesandPower,112(1),122-128(1990) Theinfluenceoffuelcostontheoperationis investigatedforagasturbine-wasteheatboiler cogenerationplantbyanoptimaloperationalplan-ningmethod.Aplanningmethodisfirstpresented bywhichtheoperationalpolicyofeachpieceof constituentequipmentisdeterminedsoastomini-mizetheoperationalcost.Then,acasestudyis performedforacogenerationpl .antusedfordistrict heatingandcooling.Throughthestudy,itismade clearhowtheoptimaloperationalpolicyandthe economicorenergyconservativepropertiesare influencedbythecostsofpurchasedelectr{cpQwer andnaturalgas.ItisalsoshownthattheoptimaI

operationalpolicyissuperiorineconomyas

comparedwithotherconventionalones.

■コー ジ ェネ レー シ ョン ・シ ス テ ム の 機 器 規 模 最 適

計 画 法

一

第1報

_,手

_{法 の 提 案 と最 適 化 の 効 果 の 検}

討 一

横 山 良 平,伊

東 弘 一,赤

木 新 介

日本 機 械 学 会 論 文 集,C56,519-526

(1990)

Forcogenerationsystems,aplanningmethodis proposedtodetermineoptimalcapacitiesofconstit・ uentequipmenttogetherwithoptimalmaximum demandsofutilities.Theequipmentcapacitiesand theutilitymaximumdemandsaredeterminedsoas tom至nimizetheannualtotalcostinconsideration oftheoperationalpolicyforthevariationsofboth electricityandthermalenergydemands.These designandoperationalproblemsareformulatedas anonlinearprogrammingandmixed-integerIinear programmingProblem,respectively.Inconsidera-tionoftheirhierarchicalrelationshipbyapenalty method,theyaresolvedbymeansofthegeneral-izedreducedgradientmethod,andthebranchand boundmethod,respectively.Throughacasestudy onagasenginecogenerationsystem,theeffectof optimizationontheannualtotalcostisinvestigat・ edtoascertainthatmoreeconomicalmeritscanbe extractedbytheproposedmethodthanbythe conventionaltrialanderrormethod.

■コー ジェネ レー ション ・システ ム の 最 適 運 用 計 画 法

一

第1報

_,方

_{法 論 の 検 討 一}

伊 東 弘 一,横

山 良 平

空 気 調 和 ・衛 生 工 学 会 論 文 集,42,59-67

(1990)

コー ジェ ネ レー シ ョ ンプ ラ ン トの運 用 方策 を合 理 的

に決 定 す る た め の 最 適 運 用 方 策 計 画 モ デル を提 案 し

た。 本 モ デ ル に よ って,電 力,冷

・暖 房,給 湯 な どの

各 種 エ ネ ル ギ需 要 量 に対 して,プ ラ ン ト構 成 機 器 の 部

分 負 荷 を含 め た性 能特 性 や 電 力 ・ガ ス の料 金 体 系 な ど

の諸 要 因 を詳 細 に考慮 しなが ら,入 力 エ ネ ル ギ コス ト

を最 小 化 す る運 用 方 策 を合 理 的 に決 定 す る こ とが で き

る。 上 記運 用 問 題 を一 般 的 に混 合整 数 線 形計 画 問題 と

して 定 式化 し,分 枝 限定 法 に基 づ く数 値計 算 法 を示 し

た。 また,あ る ホテ ル に対 す るガ ス エ ンジ ン発 電機 や

ガス ェ ンジ ン ヒー トポ ンプ を主 要構 成 機器 とす るプ ラ

ン トに対 し数 値 計 算 を実 行 し,提 案 手 法 の有 効 性 を検

証 した 。

■コー ジ ェネ レー シ ョン ・シ ス テ ム に お け る蓄 熱 槽 の

経 済 性 評 価

伊 東 弘 一,横

山 良 平,斯

波

敬

空 気 調 和 ・衛 生 工 学 会 論 文 集,42,69-78

(1990)

コー ジ ェネ レー シ ョ ン シス テ ム に蓄 熱 槽 を導 入 す べ

きか否 か,導 入 す る とす れ ば どの よ う な槽 規模 が 長期

的 経 済 性の観 点 か ら適切 か,ま た蓄 熱 槽 を どの よ うに

運 用 す れ ば そ の導 入 効 果 が 発揮 され るか とい う諸 問題

を考 察 した。 動 的 計 画 法 と混 合 整 数 計 画 法 を結 合 す る

こ とに よ り,シ ステ ム全 体 の1日 の運 用 方 策 を 最適 に

決 定 す る方法 論 を まず確 立 した。 本 手 法 を年 間 の各 エ

ネル ギ負荷 代 表 日 に適 用 して集 計 す る こ とに よ り,シ

ス テ ム 全 体 の長 期 的 経 済 性 へ の 蓄 熱 槽 の 影 響 を行 っ

た。 実 デ ー タ に基 づ く数値 計 算 事 例 を通 じて,提 案 手

法 の有 効性 を検 証 す る と と もに,燃 料 単価,蓄

熱槽 設

備 コ ス トの影 響 も含 め た 多様 な分 析 結 果 が 得 られ た。

■コー ジェネ ー レー シ ョン ・シ ス テ ム の 最 適 運 用 計

画 法

一

第2報

_,地

_{域 冷 暖 房 計 画 に おけ るガ スター}

ビン ・シ ス テ ム の 評 価 一

伊 東 弘 一,横

山 良 平,阿

部 裕 司

空 気 調 和 ・衛 生 工 学 会 論 文 集,43,113-123

(1990)

あ る地 域 冷 暖房 計 画 にお け る ガ ス ター ビ ンコ ー ジ ェ ネ

ー レー シ ョ ンシ ス テム の 導入 を検 討 事例 と して,ガ ス

タ ー ビ ン廃 熱 ボ イ ラ方 式,コ ンバ イ ン ドサ イ ク ル抽 気

方式,お

よび チ ェ ンサ イ ク ル方 式 に対 して,第1報

で

提 案 した 最適 運 用 計 画 法 に基 づ き構 成機 器 運 用方 策 の

算 定,お よび経 済 性 と省 エネルギ 性の評 価 を行 った。 そ

の 結 果,熱 電 比 に関 す る柔 軟 性 が 高 い方 式 に対 し て

も,運 用 方 策 を合 理 的 か つ容 易 に決 定 で きる こ とが判

明 した。 また,熱 あ るいは電力 追 従 方 策 に比 較 して,最

適 方策 が い か に経 済 性 に優 れ て い るが 判 明 した。 さ ら

に,上 記3方 式 の比 較検 討 か ら,運 用 の 柔 軟性 が 高 い

方式 ほ ど経 済性 お よ び省 エ ネ ル ギ性 に優 れ て い る こ と

が判 明 した 。

■ ガ ス タ ー ビ ン ・ コ ー ジ ェ ネ ー レ ー シ ョ ン ・ シ ス テ ム の 設 計 計 画 法 一 第3報 ,チ ェ ン サ イ ク ル ・シ ス テ ム に 対 す る 検 討 一 伊 東 弘 一,横 山 良 平,阿 部 裕 司 日 本 機 械 学 会 論 文 集,C56,2164-2171 (1990) Theoptimaloperationalplanningmodelis extendedtothecogenerationsystemincludingthe Chengcyclegasturbinepowergenerationunit, whichhashighflexibilitytochangetheratio betweentheheatandpoweroutputs.Byadopting themixed-integerlinearprogrammingmethod,itis ascertainedthattheoperationalpolicyofthetotal systemcanbedeterminedintelligently.Througha casestudyolladistrictheatingandcoolingsystern, theeconomicalaspectsoftheChengcyclecogener. ationsystemarecomparedwiththoseQfthegas turbine-wasteheatboilercogenerationorthecon. ventionalenergysupplysystems,andtheadvantage oftheformersystemisrecognizedascompared

withthelattersystems.

■OptimalOperationofCogenerationPlants

withSteamlnjectedGasTurbines

(蒸 気 噴 射 ガ ス タ ー ビ ン を 含 む コー ジ ェネ レ ー シ ョ

ン ・プ ラ ン トの 最 適 運 用)

K.Ito,R、YokoyamaandY.Matsumoto

Proc.ofthe4thInt.Symp,&Expo

、onGas

TurbinesinCogeneration,Repoweringand

Peak-LoadPowerGeneration,93-100

(1990)

TheeffectQfintroducingsteaminjectedgas tubinesintocogenerationplantsisinvestigated fromeconomicalandenergysavingaspectsonthe basisofamathematicalprogrammingapproach. Anoptimalplanningmethodisfirstpresentedby whichtheoperationalstrategyisassessedsoasto minimizethehourlyrunningcost.Then,acase studyiscarriedoutonaplantusedfordistrict heatingandcooling.Throuchthestudy,itisascer-tainedthattheproposedmethodisausefultoolfor theoperationalplanningofsteaminjectedgas turbineplants,andthattheseplantscanbeattrac-tivefromeconomicalandenergysavingviewpoints ascomparedwithbothsimplecyclegastubine十 wasteheatboilerplantsandcenventionalenergy supplyones. ■EdgePlasmaStudyinHeliotron-E (ヘ リ オ トロ ンEの 周 辺 プ ラ ズ マ 研 究) H.Matsuuraetal. NIFS-PROC-3,204-207(1990) MagneticfieldconfigurationofHeliotronEcan becontrolledbyadditionaltoroidalfieldand/or verticalfield.Thechangeoftheconfiguration, especiallyintheedgeregion,isexperimentally confirmedbymeasurementofedgeplasmaprofile andbymeasurementofthevacuummagneticsur-facewiththebeamimpedancemethod. neticfield,andbyadoubleprobeandaLibeam probeinECHplasmas,thechangeoftheperiphery oftheplasmaisconfirmedtobeconsistentwith thatofthecalculatedmagneticfield.ForECHand NBIplasmas,theoptimumconditionofconflne-mentisfoundtobeα 卓≡0.05andβ*=-0.192; △v=-2cm(ム リ:theshiftofthevacuummagnetic axis).Itsconfinementtimeisbetterbyafactorof upto1.5thanthestandardconfiguration(α 耳= 0.0,andβ*扁 一 〇.185;△ ひ=Ocm).Fortheabove samemagneticconfiguration,densityclampingof anECHplasmawassuccessfullysuppressedmainly duetotheeffectof〆=0.05(presumablyimprove・ mentofparticleconfinementand/orchangeof recycling),andmoreover,anECHplasmawith densityhigherthanthecut-offdensitywas producedinHeliotronEforthefirsttime. ■CriteriaforLocalThermodynamicEquilib-riumDistributionsofPopulationsofExcited AtomsinaPlasma (プ ラ ズ マ 中 の 励 起 原 子 数 分 布 の 局 所 平 衡 条 件) M.Numano JQSRT,43,311-317(1990) Thecriticalelectrondensityneccessaryforthe populationdistributionoftheexcitedatomsina hydrogenplasmatobeinlocalthermodynamic equilibrium(LTE)isconsidered.Theplasmais assumedtobeopticallythinandhomogeneousand thedensitiesoftheexcitedatomsintheplasmaare calculatedbymakinguseofthecollisional-radiativemodel.ItisshownthatGriem'scriterion forpartialLTEisvalidintherangeofelectron temperaturesconsideredinthispaper.However, forcompleteLTE,hiscriteriondoesnotagreewith ourresults.AnewcriterionisprQposedforcom-pleteLTE,whichisingoodagreementwiththe preSentnumeriCalresultS.

■ConfinementlmprovementinECHandNBI

HeatedHeliotronEPIasmas

(電 子 サ イ ク ロ トロン 加 熱 お よ び 中 性 ビ ー ム 加 熱 さ

れ た ヘ リオ トロ ンECHプ

ラ ズ マ の 閉 じ込 め 改 善)

H.Matsuuraetal.

IAEA-CN-53(1990)

Theconfinementoptimizationhasbeenperfor・ medexperimentallyinthe〆 一β*space(α*≡B/ B,;β*≡Bv/Bh;B,:helicalf至eldonaxis,B`:the additionaltoroidalfield,Bv:theverticalfield producedbybothstandardverticalcoilsandaux-iliaryverticalcoils),wheretheformeressentially changestheplasmaradius,andthelattershiftsthe magneticaxis.Bymagneticsurfacemeasurement usingtheresistancemethodinthevacuummag・

■FuelDropletSizeMeasurementsinthe

CombustionChamberofaMotoredSl

EngineviaLaserMieScattering

(ミー 散 乱 に よ る火 花 点 火 機 関 モ ー タ リン グ 時 燃 焼

室 内 に お け る燃 料 液 滴 の 計 測)

T.Kadota,S,Mizutani,C.Y.Wu

andM.Hoshino

SAEPaperInternationalCongressand

Exposition,Detroit,Michigan,February1-12(1990)

Anexperimentalstudywasmadeofthetimeand

spaceresolvedmeasurementsofthediameterofthe

fueldropletsinsidethecombustionchamberwhich

wereresultantfromthetimedinjectionofliquid

fuelintotheintakeportofamotoredautomotive

sparkignitionengine.Thedetermlnationofthe individualdropletdiameterduringtheintakeand thecompressionstrokeswasbasedontheintensity ofthelightscatteredfromthedropletwhichwas subjectedtothemonochromaticirradiationofHe- NeIaserwithuniformintensityprofile.Atheoreti-calanalysiswasalsodonetosimulatetheevapora・ tionhistoryofafueldropletsubjectedtothehighly





translentenvlronmentsinthecombustionchamber oftheengine.Theresultsshowedthatthedroplets survivedatthelaststageofthecompressionstroke whiletheirdiametersdecreasedw呈thcrankangle elapsedduetoevaporation.Theeffectsofengine parametersonthedropletdiameterwereextensive-lydiscussed. appliedfortheremote,nonintrusive,point-probing oftheconcentrationoffuelvaporinthecombus- tionchamber,whichwascausedbythetimedlnjec-tionofliquidfuelintoanintakeport・Inorderto maketheopticaldiagnosticsaccessible,theorlgl-nalenginewasmodifiedtopermitinstallatlonofan extendedcombustioncylinderwiththreesetsof glasswindowsandanextendedpiston.Theresults showedthatthevaporconcentrationincreasedand reachedapeakafterwhichitdecreasedduringthe intakestroke,andwasalmostconstantduringthe compressionstroke.Itwasa!sofoundthatthe vaporconcentrationincreasedwithareducedair fuelratiosupplied,andwithincreasedenginespeed andfuelinjectionpressure.Amaximumoccurred asafunctionoffuelinjectiontiming.

■RayleighScatteriRgMeasurementofTran-

sientFuelVaporConcentrationinaMotor-edSparklgnitionEngine

(レ イ リー 散 乱 法 に よ る火 花 点 火 機 関 モ ー タ リン グ

時 の 瞬 時 燃 料 蒸 気 濃 度 計 測)

T.Kadota,F.Q.ZhaoandK.Miyoshi

SAEPaperInternationalCongressand

Exposition,Detroit,Michigan,February,

1-10(1990)

LaserRayleighscatteringwasappliedforthe remote,nonintrusivemeasurementsofthetime historyofthetransientfuelvaporconcentrationin thecombustionchamberwhichwascausedbythe timedinjection.ofunleadedregulargasoline,n-Pentaneandn-Hexaneintotheintakeportofa motoredautomotivesparkignitionengine.The resultsdemonstratedthatthefue蓋vaporconcentra-tlonincreasedwiththetimeelapsedfromthestart ofthefuelinjectionandreachedapeakafterwhich itdecreasedduringtheintakestroke.Itshoweda veryslightincreaseduringthecompressionstroke. Itwasalsorevealedthatthefuelvaporconcentra. tionincreasedwithanincreaseinthequantityof fuelinjected,theenginespeedandthefuelinjection pressure.Itshowedamaximumasafunctionofthe fuelinjectiontiming.Thestrongcorrelationwas observedbetweenthepeakvaporconcentration duringtheintakestrokeandthevaporconcentra-tionattheendofthecompressionstroke.

■ レ イ リー 散 乱 法 に よ る火 花 点 火 機 関 燃 焼 室 内 混

合 気 濃 度 の 測 定

第3報,機

関 モ ー タ リン グ 時 の 結 果

角 田 敏 一,趙

福 全,三

次 克 也

日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,837-844(1ggO)

Anexperimentalstudywasmadetodetermine

thetimehistoryoffuelvaporconcentrationinthe

combustionchamberofanautomotivesparkigni・

tionengine.ThelaserRayleighscatteringwas

■ 計 算 に よ る 燃 料 種 ご と の 火 花 点 火 機 関 性 能 の 比 較 片 岡 克 己 日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,830-836(1990) Theperformanceofasparkignitionengineoper-atedwithvariousfuelswascalculatedlyestimated bythecomputermodel.ThedifferenceofthermaI efficiencyandNOemissionsamoungfuelswas derivedmainlyfromthedifferenceofflametem・ peratures.Thecyclesoperatedonalcoholsorparaf・ finesyeildhighthermalefficiencyandlowemis・ sionsofNOowingtotheircomparativelylQw flametemperatures.Onthecontrary,whenacety・ 1ene,hydrogenorbenzeneisusedasafuel,the flametemperaturesrisehighenoughtocausethe deteriorationoftheefficiencybecauseofthermal dissociation,resultinginfairlyhighemissionsof NO,especiallywithleanmixtures.Providedthat hydrogenisusedunderitsstoichiometricmixture, theNOemissionsarerelativelylow. ■ 気 流 中 に お け る2球 ま わ り の 蒸 気 濃 度 分 布 角 田 敏 一,門 脇 健 日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,990-995(1990) ThelaserRayleighscatteringtechniquewas appliedfortheremoteandnonintrusiveprebingof thevaporconcentrationaroundtwospheresof liquidfuelevaporatinginaverticallyupwardfree streamofairwithuniformvelocityandtempera・ tureprofiles.TheRayleighsignalfromaminute volumeofvaporairmixturesubjectedtothe monochromaticradiationofafocusedargonlaser wascollectedbytheopticaldetectionsystem.The resultsshowedthatthetime-averagedvaporcon. centrationprofiledirectlyupstreamoftherear sphereresembledtheoneformedatthesameposi. tionduetotheevaporationofthefrontsphere alonefortheinterspheredistanceapProximately fourtimeslongerthanitsdiameter.Itwasalso

revealedthatthevaporconcentrationprofiledown-streamoftherearspherewasnotaffectedbythe

existenceofthefrontsphere.Thevaporconcentra-tionincreasedwithanincreaseinairtemperature

andthevolatilityofliquidfuelwhileitwasin-dependentoftheairvelocity.

■EXCIPLEX法 に よ る 燃 料 液 滴 温 度 の 非 接 触 測 定 角 田 敏 一,谷 口 義 雄,門 脇 健 日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,1516-1521(1990) EXCIPLEX-basedfluorescencethermometry wasdevelopedforremoteprobingoffueldroplet temperature.Thefuelmixturestestedweren-he-ptane,n-decaneandn-hexadecanewhichcontained 1%naphthaleneand2.5%tetramethyl-p-phenylenediamine(TMPD).Alsoexaminedwas unleadedregulargasolineintowhichnonaphtalene orTMPDwasdissolved.Thefuelmixturesuspend-edatthetipofaquartzfiberwasallowedto evaporateinastreamofairorgaseousnitrogen, anditstemperaturewasmonitoredusingafine therrnocouple.Thedropletwasirradiatedwitha nitrogenIaserandfluorescenceemissionspectra weretakenbymeansofalightcollectionsystem whichconsistedofaconvexlens,alightstop,a doublemonochromatorandaphotomultiplier.The resultsshowedthatremoteprobingofthedroplet temperaturecouldbeachievedbymeasuringthe ratiooffluorescenceemissionintensitiesattwo differentwavelengths. 8横 風 を 受 け る 水 素 噴 流 拡 散 火 炎 の 非 接 触 測 定 角 田 敏 一,津 崎 英 男 日 本 機 械 学 会 論 文 集,B56,1764-1769(1990) Anexperimentalstudywasmadeofthestructure ofthegydrogenjetdiffusionflamedischarged normaltoafreestreamofairwithauniform velocityprofile,Thevelocityprofileintheflame wasmeasuredbytheapplicationofthefoward scatteringLDVsystem.LaserRamanscattering wasavailabletomeasurethetemperatureprofile andthenumberdensityofoxygenaswellasnitro・ genmolecules,Flametemperaturewasdetermined fromthemeasuredfromtherneasuredresultsofthe Stokes-Ramanspectrumofnitrogenmoleculessub-jectedtoirradiationoftheArgonlaser(488nrn). Theresultsshowedthatacrescentshapewas observedinthecontouroftheconstantvelocityin thetransversecrosssectionnormaltothejetaxis oftheflame.Thehightemperatureregionwas behindthejetaxiswherethenumberdensityofthe oxygenmoleculeshoedaminimum.Thenumber densityofthenitrogenmoleculeincreaseddown-strearnalongtheaxis. ■EffectsofNaturalConvectiononHigh-PressureDropletCombustion (高 圧 液 滴 燃 焼 に 及 ぼ す 自 然 対 流 の 影 響) J.Sato,M.Tsue,M.NiwaandM.Kono CombustionandFlame,82,142-150(1990) Burningbehaviorofasuspendedfueldroplet underbothnormalandmicrogravityfieldshasbeen studiedexperimentallytoexploretheeffectsof naturalconvectionathighambientpressurelevels uptofourtimesthefuelcriticaIpressure.Thefuel employedwasn-octane.Experimentshaveshown thattheburningrateconstantincreaseswiththe increaseoftheambientpressureatsubcritical pressuresanddecreasesatsupercriticalpressures forbothmicrogravityandnormalgravityfields. Themaximumvalueoftheburningrateconstant appearsatthecriticalpressureofthefueLThe naturalconvectionincreasestheburningratecon-stantanditseffectbecomesstrongerastheambient pressureincreases.Thenaturalconvectioneffectis expressedas(K/Ko-1)∼Gr。 ・250r(K/Ko-1)∼Po・s forhighpressures,whereGristheGrashofnumber andKandKoaretheburningrateconstantsin naturalgravityandmicrogravityfields. ■MeasurementsoftheWakeFlameBehind aSphereviaRamanSca廿ering (ラ マ ン 散 乱 に よ る 球 後 流 炎 の 計 測) T.Kadota,K.SumidaandF.Hiasa JSMEInternationalJournal,SeriesII, 33,355-361(1990) Anexperirnentalstudywasconductedonthe structureofthewakeflameforrnedbehindaporous spherefromwhichmethanewasdischargedintoa unifo㎜streamofdust-freedryair.LaserRaman scatteringwasapPIiedtomeasurethetemperature andthenumberdensitiesofgaseousmoleculesin theflame.Flamethermometrywasbasedonthe measuredresultsoftheStokes-Ramanspectrumof thenitrogenmoleculewhichwassubjectedtothe monochromaticirradiationoftheargonlaser(488 nm),Thechemiluminescenceemissionspectraof theflamewerealsomeasured.Theresultsshowed thatthemaximumtemperaturewasobservednear theperipheryofthevisibleflame.Theratioofthe numberdensitiesofoxygentonitrogenmolecules inthecentralportionoftheflamewasmuchlower thanthevalueinroomair.StrongOHEmission

も

wasobservednearthemaximum-temperature 「e910n・

■StructureofPropaneJetDiffusionFlamein

aCrossFlow

(横 風 を 受 け る プ ロパ ン 噴 流 拡 火 炎 の 構 造)

T.Kadota,J.WangandT.Kawaoka

JSMEInternationalJourna1,SeriesII,

33,575-581(1990)

Anexperimentalstudywasmadeofthestructure ofthepropanejetdiffusionflamedischargednor-maltoafreestreamofairwithauniformvelocity profile.Thevelocityprofileintheflamewas measuredbyapplicationoftheforwardscattering LDVsystem.Agaschromatographwasusedto measuretheconcentrationprofileofthemajor speciesintheflame.Theresultsshowedthatthe flameconfigurationwerecorrelatedwellwiththe ratiooffueljettocross-flowvelocity.Thetransi・ tionfromanelliptictoakidneyshapewasobser-vedinthecontourofconstantvelocityinthetrans・ versecrosssectionnormaltothejetaxisofthe flame.ApeakintheCOconcentrationprofilewas observedbelowthejetaxiswheretheC3H8concen-trationshowedamaximum,andabovethelocation ataminimumO2concentration.TheCO2concen・ trationprofilehaddualpeakswhichborearesem・ blancetothetemperatureprofile.

iRayleighScatteringMeasurementsofFuel

VaporConcentrationFluctuation

MotoredSparklgnitionEngine

ina

(火 花 点 火 機 関 モー タリング時 の 燃 料 蒸 気 濃 度

変 動 の レイリー散 乱 計 測)

F.Q.Zhao,T.KadotaandT.Takemoto

Proc.Int.Symp.COMODIA90,Kyoto,Sep-tember,377-382(1990)

Anexperimentalstudywaspresentedofthe measurementofthefuelvaporconcentrationfluc-tuationinthecombustionchamberofamotored sparkignitionengineviathelaserRayleighscatter-ing.Theresultsshowedthattheconcentration fluctuationconsistedofthetemporalconcentration fluctuationinaspecificcycleandcyclicvariation ofthetemporalmeanconcentration,whichcould bemeasuredseparatelybythepresentexperimen-talapparatus.Itwasfoundthatthefuelvaporstate couldbedescribedclearlybyfourphysicalparame. tersdefinedinthepresentinvestigationwhichwere theensemble-averagedmeanconcentration,the cyclicvariationofthetemporalmeanconcentra・ tion,theensemble-averagedconcentrationf工uctua・ tion,andthecyclicvariationofthetemporalcon-centratlonfluctuation.Itwasdemonstratedthat themeanconcentrationandtheconcentrationfluc-tuationincreasedandreachedpeaksafterwhich theydecreasedduringintakeandcompression strokes.

■TransientThermalStressAnalysisand

BendingBehaviorofanAngle-PlyLaminat-edSlab

(ア ン グ ル プ ラ イ 積 層 厚 板 の 非 定 常 熱 応 力 解 析 と 曲 げ 挙 動) Y.Ootao,Y.TanigawaandH.Murakami JournalofThermalStresses,13,177-192 (1990) Thispaperisconcernedwithatheoreticaltreat-mentofthermalstressandbendingbehaviorina transientstateofamultilayered,nonisotropic, laminatedslab.Asananalyticalmodel,weconsider aninfinitelylong,la面natedslab,whichconsistsof obliquelydirectedlayerswithorthotropicmaterial properties;themodelcorrespondstotheso-called angle-plylaminate.Wesolvethethermoelastic problemfortheslabundertheconditionofuni・ formlydistributedheatsupplyfromitsonesurface. IntroducingamethodofLaplacetransformstothe temperaturefield,weobtainthetemperaturesolu. tionusingtheresiduetheorem,andweevaluatethe thermalstressesinatransientstatebyusingthe elementaryplatetheory.Asanexample,wecarry outnumericalcalculationsforthefive-layered angle-plylaminate,evaluatethethermalstress distributionsandthebendingbehavior,andexam-inetheinfluenceoftheplyangleonthethermal stressdistribution.

■TransientThermaiStressandDeformation

ofaLaminatedCompositeBeamdueto

PartiallyDistributedHeatSupply

(部 分 加 熱 を 受 け る 多 層 層 状 ビ ー ム の 非 定 常 熱

応 力 と 熱 変 形)

Y.Ootao,Y.TanigawaandH.Murakami

JournalofThermalStresses,13,193-206(1990)

Thispaperisconcernedwithatwo-dimensional transientthermalstressanalysisofalaminated beamduetoapartiallydistributedheatsupply. Thebeamiscomposedofdifferentmaterialsin multilayers.Forthelaminatedcompositebeamwe usethefinitecosinetransformandtheLaplace transformforthetemperaturefieldandweadapt theelementarybeamtheorytothethermoelastic field.Wethenevaluatethetemperaturechange _, thermalstressdistribution,andthermaldeforma・ tioninatransientstate.WeapPlytheproposed theoreticalmethodtotheanalysisofabeamwith nonhomogeneousmaterialproperties ,andexamine thedistributionsofthermalstressandthermal deformationandtheeffectofrelaxationofthe stressdistributionsinanonhomogeneousbeam、

■表 面 より非 対 称 部 分 加 熱 を受 ける厚 板 の非 定 常

熱 応 力 とその 連 成 効 果

辻

正利,谷 川 義信,

日本 機械 学会 論 文集,

奥 村 都 誉 司

A56,1831-1838(1990)

Athree-dimensionalcoupledthermalstressanal・ ysisforaninfiniteelastics玉abisdevelopedinthis paper,andananalyticalsolutionisgivenunderthe thermalconditionsuchthatthenonsymmetrically distrlbutedlocalheatsaresuppl{edfrombothsur・ facesoftheslab.Intheanalyticalprocess,we dividedtheproblemintetwoparts,oneofwhich correspondstothecaseofsymmetricalsurfaceheat supplyandtheother,thecaseofanantisymmetric supply.Then,weanalyzedthesecasesindividually andobtainedtherequiredsolutions.Asanillustra・ tion,numericalcalculationsarecarriedoutforthe caseofIocalheatingfromonesurfaceoftheslab. Thetemperatured量stributionsandtheassociated thermalstressdistributionsarerepresentedinfig-ures,andtheinfluenceofthethermomechaicaI couplingeffectonthesenumericaldatais examinedbriefly. ■ 移 動 熱 源 に よ る 多 層 層 状 複 合 平 板 の 非 定 常 熱 応 力 と そ の 不 均 質 材 料 へ の 拡 張 大 多 尾 義 弘,谷 川 義 信 日 本 機 械 学 会 論 文 集,A56,2275-2281(1990) AsoneoftheanalyticalmodelsofthethermaI stressproblemforcompositematerials,weconsider aninfiniteplatecomposedofmultilayerdcompos-itelaminateanddiscussthetransientthermalstress problemsofalaminatedplateduetomovingheat sourcefromtheuppersurface.Inordertodevelop theanalysisforamultilayerdcompositeplate,we introducethemethodsofFouriercosineandLa-placetransformforthetemperaturefieldandAiry's stressfunctionmethodforthethermoelasticfield, andthenevaluatethetemperatureandthermal stressdistributionsinatransientstate.Extending thetheoreticaldevelopmentsproposedinthepres-entpapertotheanalysisofaninfiniteplatewith nonhomogeneousmaterialproperties,weexamine thetherrnalstressdistributionsandtheeffectof relaxationofstressvaluesinnonhomogeneous platemadeoffunctionallygradientmateriais. ■ThermalStressAnalysisofaSemi-lnfinite StripunderConsiderationofPhaseTrans-formation(ApproximationbyMeansof StefanProblem) (相 変 態 を 考 慮 し た 半 無 限 帯 板 の 熱 応 力 解 析 〈ス テ フ ァ ン 問 題 と して の 近 似 〉) Y.Tanigawa,Y.OotaoandT.Kaneko TheoreticalandAppliedMechanics,39, 141-149(1990) Asoneanalyticalproblemofthermalstresses withamovingboundary,wehaveanalyzedthermal deformationsandthermalstressescausedbya phasetransformation.Wehaveassumedthata cooledendsurfaceofasemi-infinitestrip,whichis keptataconstanttemperature,yieldsthephase transformationwithrespecttothelongitudinaI direction;thenasaresult,thestripcanbeseparat-ed童ntotwodissimllarsolidphaseswiththerma11y andthermoelasticallydifferentmaterialproperties byamovinginterface.Intheanalyticaldeve王op-ments,wehaveadoptedNeumann'ssolutionfor one-dimensionaltemperaturedistribution,andthen analyzedtheplanethermoelasticf{eldwithaidof theAiry'sthermalstressfunction。Asanillustra-tion,numericalcalculationsarecarriedoutforthe Pearlitetransformation,andtheinfluenceofthe latentheatonthetemperatureandthermoelastic fieldsareexaminedprecisely.

醒AnAnalyticalSolutionforaPianeThermal

StressProbleminNonhomogeneousMulti-plyConnectedRegions(Unaxisymmetric

Steady-StateThermalStressesinaNon-homogeneousHollowCircularPlate)

(不 均 質 多 重 連 結 領 域 の 平 面 熱 応 力 問 題 の 解

析 解)

Y.Sugano

JSMEInt.Journa1,Ser.1,33,136-144

(1990)

Ananalyticalsolutionispresentedforaplane thermalstressprobleminanonhomogeneoushol-Iowcircularplatesubjectedtounaxisymmetric heatingasanexampleofnonhomogeneousmulti-plyconnectedregions.Thenonhomogeneousplate hasYoung'smodulusandthermalconductivity expressedinformsofdifferentpowerlawsofradial coordinate,thecoefficientoflinearthermalexpan-siongivenasanarbitraryfunct三 〇nofradialcoordi-nate,andconstantPoisson'sratio.Thegoverning equationofthethermoelasticproblemformulated intermsofastressfunctionbecomesEuler'sdiffer-entialequation.Thesingle-valuednessofrotation inthesymmetricthermalstressproblemwith respecttothexandyaxesisassuredbasedonthe newMichell'scondltionsderivedforarbitrarynon-homogeneousmaterialpropertiesintheprevious reportbythepresentauthor.Numericalcalcula- tionsarecarriedoutforthetemperatureandther-malstressdistributionsinthenonhomogeneous hollowcircularplatesubjectedtounaxisymmetric heatingontheinnerboundary.

■不 均 質 多 重 連 結 領 域 の 平 面 熱 応 力 問 題 の 解

析 解

第2報,変

厚 中 空 円 板 の 非 軸 対 称 非 定

常 熱 応 力

菅 野 良 弘,木

元 順 一,大

坪 裕 行

日本 機 械 学 会 論 文 集,A56,2145-2151(1990)

Atransientplane-stressthermoelasticproblemin