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鈴木 新一(すずき しんいち)

所属 総合教育院
兼務 人間・ロボット共生リサーチセンター
職名 総合教育院・機械工学系教授
専門分野 航空宇宙工学 / 高速力学 / 光計測
学位 工学博士(東京大学)
所属学会 日本航空宇宙学会 / 日本機械学会 / 日本実験力学会
E-mail shinichi@me
※アドレスの末尾に「.tut.ac.jp」を補完してください
研究室web http://dynamic.mech.tut.ac.jp/

研究紹介

1.高速進展き裂の分岐現象の解明

テーマ1:高速破壊におけるき裂進展経路の予測

概要

固体材料が衝撃的に破壊される時には、秒速数百mの高速で進行するき裂が発生する。本研究は、この様な高速進展き裂のき裂先端位置を、時々刻々予測できるようになることを目標としている。これが可能になれば、設計段階で構造物の破壊経路を予測できるようになる。
 き裂速度が十分速い場合,き裂が二つ以上に分岐することが知られている.高速進展き裂のき裂先端位置を時々刻々予測するためには,き裂が,いつ,どこで,どの様な条件下で分岐するかを明らかにする必要がある.しかし,高速き裂分岐の力学的機構は未だ十分には解明されていない.本研究テーマでは、高速き裂分岐の力学的機構を解明するための実験的研究を行っている。
 右の写真は、PMMA(高分子材料)中を秒速680mの高速で進展しているき裂が分岐した瞬間を、高速度ホログラフィ顕微鏡法で撮影したものである。き裂は上から下に向かって進展しており、撮影の瞬間には、3つのき裂が同時に進展していたことが分かる。き裂の周りの縞は干渉縞であり、主応力和の等高線になっている。

キーワード

破壊力学、実験応力解析、衝撃強度、き裂進展

テーマ2:レーザー誘起水中集束衝撃波の発生と伝播

概要

人体内の腎臓結石破砕治療には、水中集束衝撃波が用いられている。この治療では、体外から結石に向けて集束する球面衝撃波を入射する。しかし、人体内では臓器毎に音速が異なる。そのため、臓器通過後は、衝撃波波面は球面ではなくなり、衝撃波は結石に同時には到達しない。その結果、結石に強い衝撃力を加えることが出来ず、効果的な破砕に繋がっていない。
 固体が衝撃的に破壊するとき、数百m/s以上の高速で進展するき裂が発生する。このような高速進展き裂は、き裂速度が十分速いとき、き裂先端が二つ以上に分岐する(上記テーマ1)。したがって、腎臓結石に強い衝撃力を加えて、発生したき裂を分岐させれば、結石をより細かく破砕することができ、より効果的な治療に繋がる可能性がある。
 本テーマでは、パルスレーザーを固体表面に照射したときに生ずる水中衝撃波を用い、人体の様な非一様音速場において、衝撃波を一点に同時に集束させる研究を行っている。右の写真は、円筒表面にパルスレーザー光を照射して発生した衝撃波が、円筒中心軸に集束した瞬間である。

キーワード

レーザー,衝撃波,衝撃工学,医療工学

テーマ3:高速度ホログラフィ顕微鏡法

概要

上記のような高速現象の実験的研究には、高い空間分解能と時間分解能をもつ光学的測定法が必要である。この条件を満たす測定法の一つが高速度ホログラフィ顕微鏡法である。しかし、この方法は撮影手順が複雑である難点を持つ。本テーマでは、より効率的な高速度ホログラフィ顕微鏡法の研究を行っている。

キーワード

高速度撮影,ホログラフィ,顕微鏡

担当授業科目名(科目コード)

数学IA ( 103101) / 光学基礎 (112254 ) / エネルギー物理工学 ( 212050)


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