Transactions of Japan Society of Spring Engineers最新文献_第2页

Surface texturing of stainless steel engraved by laser etching 激光蚀刻不锈钢的表面变形

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.23

Yoshiyuki Horiguchi, Ryoji Shinhori, Motoaki Osawa

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Effects of Pitch on the Correction Factors of the Stress Intensity Factors for Semielliptic Surface Cracks in Compression Coil Springs 节距对压缩螺旋弹簧半椭圆表面裂纹应力强度因子修正因子的影响

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.75

Y. Nakasone, Kanata Kawakami

{"title":"Effects of Pitch on the Correction Factors of the Stress Intensity Factors for Semielliptic Surface Cracks in Compression Coil Springs","authors":"Y. Nakasone, Kanata Kawakami","doi":"10.5346/trbane.2021.75","DOIUrl":"https://doi.org/10.5346/trbane.2021.75","url":null,"abstract":"1. 緒言著者らは,これまでに等方均質性素線及び異方性素線製引張および圧縮コイルばね中の半楕円形表面き裂の応力拡大係数修正係数の有限要素解を求めるとともに,それらの値に及ぼす各種パラメータの影響を調べてきた.その過程で素線に働く曲げ応力の影響が無視できない場合が多く見られた. 一般に,コイルばねでは,ピッチの増加とともに素線に働く曲げの効果が大きくなって,ピッチ角 a≡tan [p/ (2rR)]が 10°以上 (無次元ピッチ p/R>1.11)になると, ねじりとの組合せ効果が顕著となり,素線内の応力状態が変化することが知られている .このように曲げの影響が顕在化するピッチ角の大きなばねを粗巻ばねと称し, 曲げの効果が無視できるほど小さなピッチ角の小さなばねを密巻ばねと称することがある.ただし,pはピッチ,R はコイル半径である(後出 Fig. 1(a)参照). そこで,本研究では,圧縮コイルばね中の半楕円形表面き裂の 3次元有限要素法モデルを作製し,そのモデルを使用して汎用有限要素法(FEM)ソフト ANSYSによってコイルばねのピッチを変化させて応力拡大係数を解析して, それらをせん断応力で正規化した修正係数を求めて,表面き裂縁に沿う応力拡大係数の修正係数の分布,ならびに応力拡大係数の修正係数に及ぼすコイルばねのピッチの影響を調べることとした.","PeriodicalId":406647,"journal":{"name":"Transactions of Japan Society of Spring Engineers","volume":"34 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-03-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"124789765","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Kinetic Analysis on decarburizing of Spring Steel 弹簧钢脱碳动力学分析

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.97

W. Nakao, Fumiya Ishibashi, Y. Neishi, Shoichi Suzuki, N. Matsui, Takashi Iwamoto, YoshiyaFUJITA, Fudamitsu Amano, T. Eguchi, M. Miyata, Nobuhiro Shibuya, Kai Morimichi

{"title":"Kinetic Analysis on decarburizing of Spring Steel","authors":"W. Nakao, Fumiya Ishibashi, Y. Neishi, Shoichi Suzuki, N. Matsui, Takashi Iwamoto, YoshiyaFUJITA, Fudamitsu Amano, T. Eguchi, M. Miyata, Nobuhiro Shibuya, Kai Morimichi","doi":"10.5346/trbane.2021.97","DOIUrl":"https://doi.org/10.5346/trbane.2021.97","url":null,"abstract":"The guideline as kinetic equation of decarburizing to prevent excess decrease in fatigue strength, which is expressed as temperature the quenching starts, has been proposed from the systematic investigation on decarburizing spring steels ; where % M ［ mass% ］ indicates content of element M in steel, d ［ mm ］ initial particle size of austenite. Re-ferring the guideline, quenching from above the evaluated temperature, T Q can prevent excess decrease in fatigue strength the spring steel exposed to high temperature decarburizing atmosphere, whose temperature is T h ’［℃］ and decarburizing time is t ［ s ］ , because the quenching leads to form the quench microstructure without surface ferrite layer. In the case that the exposed atmosphere is excess CO 2 content, as same as the atmosphere of gas combustion furnace, the value of surface carbon content, C S ［ mass% ］ can be employed to be 0.2. Moreover, if the cooling rate is grater than 80 ℃ /s corresponding to the cooling rate of oil quenching, the guideline can be used to every spring steels. Similarly if temperature rise is slow, the guideline can be acceptable with modifi cation of the term of decarburizing time to t ＋ 0.03 t r , where t r ［ s ］ is the time period of temperature rise.","PeriodicalId":406647,"journal":{"name":"Transactions of Japan Society of Spring Engineers","volume":"6 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-03-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"127903103","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Multi-scale Mechanical Property Strength Analysis 多尺度力学性能强度分析

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.13

N. Nagashima

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Influence of Laser Peening on the Fatigue Strength of 3D Additive Manufactured Maraging Steel 激光强化对3D增材制造马氏体时效钢疲劳强度的影响

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.7

Shiori Tsuchiya, Koji Takahashi

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Effect of the Microstructure on Strength properties of the Duplex Stainless Steel wire after Cold drawing and Aging 组织对双相不锈钢丝冷拔时效后强度性能的影响

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.1

Shota Yamasaki, Kohji Takano

{"title":"Effect of the Microstructure on Strength properties of the Duplex Stainless Steel wire after Cold drawing and Aging","authors":"Shota Yamasaki, Kohji Takano","doi":"10.5346/trbane.2021.1","DOIUrl":"https://doi.org/10.5346/trbane.2021.1","url":null,"abstract":"二相ステンレス鋼は塩化物環境における優れた耐応力腐食割れ性及び耐孔食性,高強度を示すため,塩化物環境や高強度部材を中心に幅広い用途で使用されている.二相ステンレス鋼の強度特性について,これまで固溶化熱処理材に関する研究は多いが,伸線などの強加工や時効処理された二相ステンレス鋼の強度特性に関する研究は少ない.二相ステンレス鋼線の研究事例として,ロープ用途があり,微細なα/γ二相組織が耐疲労特性を向上することを報告している.渡辺らは HPT加工された安定なオーステナイトを有する二相ステンレス鋼の加工硬化特性と時効硬化特性を調査している.上記の二相ステンレス鋼は加工で加工誘起マルテンサイト変態を伴わない安定なオーステナイトを有するものである.一方,加工誘起マルテンサイト変態を伴う準安定オーステナイトを含む二相ステンレス鋼の強加工時の加工硬化や時効処理材の強度特性を調査した例は殆どない.ばね用ステンレス鋼線の加工硬化特性,時効硬化特性や剛性率(ばね定数)などの強度特性は, 捻り応力モードのコイルばねの応力設計に必要な特性である.これら強度特性はばねの軽量化などへも寄与し,影響因子を明らかにすることは工業的に意義が大きい.本研究では,二相ステンレス鋼のコイルばね設計に有効な鋼線素材の加工硬化特性,時効硬化特性や剛性率などの強度特性に及ぼす成分,伸線率,時効処理条件や金属組織の影響を調査した.","PeriodicalId":406647,"journal":{"name":"Transactions of Japan Society of Spring Engineers","volume":"80 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-03-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"122863566","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Analysis of Large Deformations in a Net Structure (Towards Deformation Analysis in a Medical Device: Stent) 网状结构的大变形分析(走向医疗器械:支架的变形分析)

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.39

A. Ohtsuki, T. Iwata

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Deformed Shape Analysis of Elastic Shell of Circular Soft Robot 圆形软体机器人弹性壳体的变形形状分析

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.67

Takahiro Matsuno, Tatsuro Katsuma, S. Hirai

{"title":"Deformed Shape Analysis of Elastic Shell of Circular Soft Robot","authors":"Takahiro Matsuno, Tatsuro Katsuma, S. Hirai","doi":"10.5346/trbane.2021.67","DOIUrl":"https://doi.org/10.5346/trbane.2021.67","url":null,"abstract":"1. 緒言従来,ロボットの不整地走破においてクローラ機構やリンク機構が用いられてきた .一方で自然界に目を向けると,一部の昆虫は跳躍による不整地の走破や天敵からの逃避を行う .これらの昆虫は小型軽量にも関わらず, 高い走破性能を有することが確認されている.そのため, これらに着想を得た小型軽量な跳躍移動ロボットが広く研究されている .これらの跳躍移動ロボットの一つとして,弾性外殻を用いた円形ソフトロボットが提案された .円形ソフトロボットのコンセプトを Fig. 1に示す.円形ソフトロボットは弾性体の外殻とそれを変形させるアクチュエータで構成され,外殻の変形により転がりや跳躍による移動が可能である.また,特に跳躍高さは走破性に大きく関わることから,跳躍高さを増加させる跳躍姿勢についても,実験および理論の双方から解明された .まず実験的な検証では変形形状を複数定義し, 円筒の弾性リングを糸で目的の形状に変形させる.拘束に用いた糸を瞬間的に焼き切ることで拘束を解除し弾性リングを跳躍させ,その高さを計測する.Fig. 1(b)に示す 4 種類の変形形状について,それぞれの跳躍高さが検証された.検証の結果,Fig. 1(b)4番目に示すとおり円筒下部を平坦にしたとき,仮定した変形形状の中で最も跳躍することが確認され,この変形形状は dish shapeと定義された.また,仮定した 4種類の変形形状のみならず,dish shapeが最も跳躍することを遺伝的アルゴリズムによる変形形状最適化からも確認した.これらの研究では dish shapeへの変形,自然形状への瞬間的な解放方法については触れられていないため,拘束機構を用いた dish shape への変形方法が提案された.しかし,提案された機構で dish shapeへの変形は実現したものの,拘束機構の摩擦などによりエネルギの損失が大きく,跳躍はできていない. 円形ソフトロボットにおける弾性外殻の変形形状解析","PeriodicalId":406647,"journal":{"name":"Transactions of Japan Society of Spring Engineers","volume":"332 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-03-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"134351492","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Calculation Formula of H∞ Optimized Design for a Single-Mass Dynamic Vibration Absorber Attached to a Damped Primary System 主阻尼系统单质量动力吸振器H∞优化设计计算公式

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.49

T. Asami

{"title":"Calculation Formula of H∞ Optimized Design for a Single-Mass Dynamic Vibration Absorber Attached to a Damped Primary System","authors":"T. Asami","doi":"10.5346/trbane.2021.49","DOIUrl":"https://doi.org/10.5346/trbane.2021.49","url":null,"abstract":"制振装置としての動吸振器(DVA:Dynamic Vibration Absorber)は 1883年にWattsによって考案され,1909年と 1911年に Frahmによって最初に特許を取られたとされている.その最適化の規範については,H∞最適化,H2 最適化,および安定度最大化の三つに分類できる.これらの中で H∞最適化は主系の共振点の高さを最小に抑えることを目的とし,最も早く提案され,現在でも最も広く採用されている規範である.Ormondroydと Den Hartogによって 1928年に提案された H∞最適化の近似的手法は定点理論と呼ばれる.その方法により,無減衰系に取付ける単一質量動吸振器に対する最適同調比の式が 1932年に Hahnkammによって導かれ,その後,1946年に Brock によって動吸振器の最適減衰比の式が導出された.その解の詳細な導出法は 1956年に出版された Den Hartogの著書に紹介されている.彼らが導いた近似解は,力励振を受ける主系のコンプライアンス伝達関数(絶対変位応答) の最小化に対する解であったが,その後,モビリティ伝達関数(絶対速度応答)とアクセレランス伝達関数(絶対加速度応答)に対する近似解も求められ,それらは 1993年に出版された専門書にまとめられている. 動吸振器の H∞最適化に対する厳密解の導出方法は, 1997年と 2002年に西原らによって提案された .このとき,コンプライアンス伝達関数に対する最適解も呈示され,これによって定点理論による近似解の精度が極めて高いことが確認された.その後,この西原の方法でモビリティ伝達関数とアクセレランス伝達関数に対する厳密解も導出された.上記の解は,すべて主系に減衰が存在しない特別な場合の解である . この重要な進展が始まる前に,主系に含まれる減衰の影響を考慮した H∞最適解が提案されたが,それらはすべて数値解か摂動近似解であり,現在に至るまで代数解は得られていない.一方で,H2規範と安定度規範に対しては,主系に減衰が存在する場合においても厳密な代数解が得られている . 最近では動吸振器の性能向上とロバスト性向上の目的から,多重動吸振器の最適化へと研究の興味が移ってきているが,それらの中で,減衰系に対する直列二重動吸減衰系に取付ける単一質量動吸振器の H∞ 最適化設計のための計算式","PeriodicalId":406647,"journal":{"name":"Transactions of Japan Society of Spring Engineers","volume":"19 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-03-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"117273576","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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Cam Functions That Simultaneously Suppress Two Vibration Modes in 2DOF Undamped Oscillator for Rest-to-Rest Motion 二自由度无阻尼振荡器静对静运动中同时抑制两种振动模式的凸轮函数

Transactions of Japan Society of Spring Engineers Pub Date : 2021-03-31 DOI: 10.5346/trbane.2021.29

S. Kotake

{"title":"Cam Functions That Simultaneously Suppress Two Vibration Modes in 2DOF Undamped Oscillator for Rest-to-Rest Motion","authors":"S. Kotake","doi":"10.5346/trbane.2021.29","DOIUrl":"https://doi.org/10.5346/trbane.2021.29","url":null,"abstract":"1. 緒言ばねは様々な自動機械やロボットに用いられている.中でもその多くは,ばねを介して物体をある静止位置から別の静止位置へと送る搬送作業(rest-to-rest motion)である. 例えば,自動車の溶接作業において,ロボットアームは, 溶接棒を現在の溶接位置から,別の溶接位置へと高速に移動させ,移動させた直後に溶接が始められるよう,残留振動なく溶接棒を制止させる必要がある.そのため,機械の制振搬送を実現する駆動部の軌道が様々に工夫されてきた.自動機械におけるこれらの駆動部の軌道は,古くから, カム曲線で表現されてきた.また多くのカムがサーボモーターに置き換えられている現在も,ロボット等の軌道の設計においては,カム関数が用いられている. 一般に搬送作業において,動かされる機械機構は弾性として表現され,駆動部は弾性体の根元である従節子を強制変位させるカム関数として表現される.一般にカム曲線の多くは,様々な初等関数を組み合わせて表現されてきたが,その多くは従節子の位置の時間変化を意味しており,動かされる機械機構の動きを保証してはいなかった. 一方,搬送作業後に生じる残留振動が問題となる場合,弾性体自身の運動を議論する必要があり,これを一体ばね -質量系に近似した制振搬送カム関数が様々に議論されてきた. 一方,自動機械やロボットは,搬送部も多くの機械部品からなっていることから,複数のモードが存在する多体振動体としてモデル化されることが多い.その場合,一体振動系を取り扱ったカム関数では一つのモードしか制振させることはできず,他のモードによる残留振動が悪影響を与える.そのため,複数のモードを同時に制振することが可能なカム曲線が求められてきたが,そのような関数の存在はあまり議論されてこなかった. 筆者らは,区分時間内に無減衰一体振動系を任意に操作する制御入力を導出し,振動操作関数(Vibration Manipulation Function: VMF)と名付けた.この関数は,無数にある基底関数の線形和で表されることから,一体振動系を目的通りに操作する有限時間整定関数の一般解を表現する可能性がある.区分時間内で一体振動系の制振操作を可能にするカム関数は,有限時間整定関数であることから,初状態と終状態を制止状態とする振動操作関数を用いることで,一体振動系の制振搬送カム関数が定義される. 本研究では,無減衰一体振動系の制振搬送カム関数において,立ち上がり時間を適切に選択することで,無減衰二体振動系を制振搬送することが可能なカム関数を導出する. 以下では,まず無減衰一体振動系の制振搬送カム関数を求め,これが立ち上がり時間によらず無減衰一体振動系を制振搬送可能なことを示す.次にこのカムを用いて,停止状態から無減衰二体振動系を制振搬送させた場合の振動子の残留振動を,Runge-Kutta法により運動方程式を数値積分することで求め,残留振動を起こさない立ち上がり時間を無減衰 2 体振動系の二つの振動モードを同時に制振する搬送カム関数の導出","PeriodicalId":406647,"journal":{"name":"Transactions of Japan Society of Spring Engineers","volume":"30 1","pages":"0"},"PeriodicalIF":0.0,"publicationDate":"2021-03-31","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":null,"resultStr":null,"platform":"Semanticscholar","paperid":"133267964","PeriodicalName":null,"FirstCategoryId":null,"ListUrlMain":null,"RegionNum":0,"RegionCategory":"","ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":"","EPubDate":null,"PubModel":null,"JCR":null,"JCRName":null,"Score":null,"Total":0}

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