反射板レンズの収束性能に関する数値解析的検討－水中収束衝撃波の塑性加工への応用（I）

摘要

火薬銃で加速した高速弾丸を水中へ突入させると，水中に高圧の衝撃波が発生する．それを金属板あるいは金属管壁へ負荷させて行う高速塑性加工は，高エネルギー速度加工法の一つである．小さな製品を成形加工する時には，負荷面積が狭いので高い衝撃圧力が必要となる．低圧衝撃波をレンズを用い，収束して用いれば高圧容器も不要であり，衝撃波の有用な利用法となる．収束衝撃波は医療，材料創製の分野で用いられているが，本研究で利用しようとしている反射板レンズの収束特性については研究が少なく不明な点が多い．本研究では引きつづき行う成形加工実験に用いる収束用反射板レンズについて，その収束性能の解明を試みた．今回検討した反射板レンズは3種類で，三角形ロート形状（ロート形レンズ），回転放物面形状（放物面レンズ）および回転Exponential曲線形状（Exp．レンズ）反射板レンズである．水中における平面衝撃波の反射板レンズとの干渉による伝播の様子は非常に複雑であり，また実験的に，レンズの焦点付近における圧力分布を知る方法もないので，本研究では数値解析による検討を行った．