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著書一覧
WANG WENXUE(わん うえんしゆえ) データ更新日:2019.04.16

准教授 /  応用力学研究所 新エネルギー力学部門


著書
1. WANG WENXUE, 炭素繊維製造・応用技術の最前線:風力発電, シーエムシー出版, 風力発電, (炭素繊維製造・応用技術の最前線、前田 豊監修),pp.242-247, シーエムシー出版, 東京,2013., 2013.06, 近年、世界の経済発展、特に新興国の目覚しい経済発展に伴い、石炭や石油などの化石燃料の需要が急増しているため、化石燃料の価額が高騰している。また、石炭や石油などの化石燃料の使用過程に放出された二酸化炭素が大量に大気中に滞留し、気候の変動や空気汚染など地球環境に深刻な影響を与えている。更に、2011年3月11日の大地震・津波による福島原発事故以来、原子力発電の安全性についての関心が高まり、原子力発電に依存しないエネルギー政策への社会の要請が益々高くなってきた。エネルギーは、人類社会の発展に欠かせない動力源であるが、その使い方によって人類の生存環境を危うくすることも明らかである。従って、経済発展を計ると共に地球環境と共存できる、化石燃料と原子力以外の、再生可能なエネルギーが求められている。このため、世界各国は、太陽光、風力、地熱、水力などの再生可能な自然エネルギーの開発と利用を積極的に進めている。特に、2000年以降、欧州、米国及び中国では、風力発電の能力は急速に増加してきている。米国では2030年までに風力エネルギーは全体のエネルギーの20%を占める政策を打ち出している。図11) に全世界1996年から2011年まで年別に導入した風力発電設備の容量を示す。2009年のリーマンショックによる経済危機で増加の速度は遅くなっていたが、2011年から回復の基調が見えた。図21)に全世界1996年から2011年までの累積風力発電設備の容量を示す。年年増加していることが明らかである。図3 1) に欧州、イギリス、米国、中国及び日本の累積風力発電設備の容量を示す。欧州、米国、中国の風力発電の発展振りが伺われる。それに比べ、2011年までの日本では、設置された風力発電機は約1870基、総容量は約2.55GWである2)。それは世界の風力発電総容量の1%余りで、世界の発展に遅れている。大型風力発電機は数万個の部品を要する装置で、その発展は裾野の広い産業に雇用と発展をもたらす効果がある。従って、日本における風力発電をもっと積極的に推進していくべきであり、本学の応用力学研究所新エネルギー力学部門はその一役を担って行きたい。.
2. 汪 文学,李 晨姝,今井 佑介、徐 超男, 応力発光による構造体診断技術:2.2 き裂進展に関する破壊予知, 株式会社 エヌ・ティー・エス, 応力発光による構造体診断技術(Edited by CN Xu et al.)株式会社 エヌ・ティー・エス、pp. 185-191(2012)., 2012.08, 偶発的な災害(地震や爆発など)による設計条件を越える負荷を受けたときの構造物の破損または破壊の事故を除けば、構造物の破損・破壊の大半は主要構造部材に発生した亀裂の進展に起因している。従って、構造物の安全維持管理において、亀裂を早期に検出し、その進展を防ぐ措置を適切に取れば、構造物の破損または破壊に繋がる大きな事故は未然に防ぐことが可能である。そのため、亀裂の早期検出とその進展に関する破壊予知が重要な役割を担う。構造物に発生した亀裂の検出には、様々な方法が利用されている。例えば、放射線(X線、ガンマ線)、超音波、エディーカレント、磁気、アコースティック・エミッション(AE)、サーモグラフィなどの方法が良く知られている。これらの方法は構造物の表面や内部に存在する欠陥の検出に有効であるが、その検出の情報から亀裂の進展を診断するには不十分である。また、多くの方法は複雑な計測システムを要求しており、大きな構造物の現場では利用し難いまたはコストが高い。
一方、亀裂の進展を診断する手法として、数値解析方法も参考のためによく利用しているが、実構造物の複雑な荷重条件や境界条件などを確実に再現することは極めて困難であるので、実構造物の亀裂近傍の応力場を実測することは一番信頼できる手法である。亀裂近傍の応力状態が測定できれば、構造部材の強度設計基準及び破壊力学に基づいて亀裂の進展を診断できる。現場での応力測定によく利用されている有効な方法として、ひずみゲージとクラックゲージによる計測法や光ファイバーによる計測法などが挙げられる。これらの方法は点または線的な情報しか計測できないので、亀裂と荷重方向が既知のときには有効であるが、欠陥の箇所が未知の場合では、大きな構造物を診断するためには、膨大な数のセンサーや計測装置が必要となる。従って、亀裂の検出及びその進展に伴う破壊の予知を同時にできる、簡易かつ正確な計測方法が求められている。
上述の社会の要請にこたえるため、産業技術総合研究所の徐(1)が開発した応力発光材料を利用した構造物の安全診断システムの研究は(独)科学技術振興機構「戦略的創造研究推進事業CRESTプロジェクト」の一環として平成18年度―23年度実施されてきている(研究代表者:徐 超男)。応力発光材料は、小さな弾性変形でも裸眼で見える光を出す特性を持つセラミックスである。その光の強度が変形に比例し、光の分布が変形場、即ち応力場に対応している。カメラで光の分布を記録すれば、応力場が得られるので、従来の計測方法に比べ、簡易かつ直接に大面積の応力場が得られる(2-8)。本文は応力発光材料を用いて開発した応力発光センサーによる亀裂進展に関する破壊予知の応用について紹介する。
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3. 汪 文学, 新材料概論(第22章), 冶金出版社(中国), (Edited by Y. Tan and J.F. Li)北京、pp. 352-360(2004)., 2004.03.
4. 汪 文学, 高分子基複合材料(Advanced Composite Materialsー第1章), 機械工業出版社(中国), (魯云等編集)、北京、pp. 1-67,(2004), 2004.01.

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