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STUDY ON MECHANISM OF MICROSCOPIC FAILURE OF ROUGH SURFACE UNDER REPETITIVE CONTACT STRESS

Research Project

Project/Area Number 02452113
Research Category

Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field 機械要素
Research InstitutionKYUSHU UNIVERSITY

Principal Investigator

ICHIMARU Kazunori  KYUSHU UNIVERSITY, Fac.of Eng. PROFESSOR, 工学部, 教授 (60037760)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) MORITA Takehiro  KYUSHU UNIVERSITY, Fac.of Eng. ASSISTANT, 工学部, 助手 (70175636)
IZUMI Naoshi  KYUSHU UNIVERSITY, Fac.of Eng. ASSOCIATE PROFESSOR, 工学部, 助教授 (60184579)
Project Period (FY) 1990 – 1992
Project Status Completed (Fiscal Year 1992)
Budget Amount *help
¥5,600,000 (Direct Cost: ¥5,600,000)
Fiscal Year 1992: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 1991: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 1990: ¥4,200,000 (Direct Cost: ¥4,200,000)
KeywordsContact Stress / Surface Roughness / Rolling Contact / Rolling Fatigue / Stress Intensity Factor / Body Force Method / Pitting / Asperity Interaction / 表面損傷 / 転がり疲れ / フレッチング
Research Abstract

At first as a theoretical study, a method of calculation of 3-dimensional stress fields near the asperity contacts which whould be caused in macroscopically 2-dimensional geometry bodies having surface roughness, was developed in this study. This method was applied to calculate stress intensity factors of cracks by body force method in rolling contacts of tough surfaces, taking into consideration of existence of sticking and slipping conditions for the sake of frictional resistance between crack-faces when compressional forces remain. And. it was shown that the friction between crack-faces decrease stress intensity factors by the sticking of crack-faces and a decrease in friction by oil-penetration into the crack accelerates the propagation of crack. The stress intensity factor, which was calculated taking into consideration of surface roughness, becomes a enough value for the propagation of micro-crack and explains the fact that pittings apt to be caused on the surface moving with lower speed, but not to be caused on the surface moving with higher speed. In expermental studies, repetitive compression tests, two-roller tests, fretting tests were conducted. In repetitive compression tests, a roller surface was repetitively compressed to a flat surface after a small angle rotation while surfaces was separated. and numerous cracks in the flat surface were observed within a hundred thousand cycles, under a comparable load condition with pittings limits in rolling contact. By a successive observation of pitting cracks in rolling-sliding contact, it was elucidated that initial cracks of pitting made their appearance in the direction corresponding to the roughness lay direction of mating roller. A clear relationship between the largeness of asperity contact regions and the scale of failure was observed in all those experiments. These investigators wish to study further so that predictions by theoretical study will be confirmed by experiments.

Report

(4 results)
  • 1992 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 1991 Annual Research Report
  • 1990 Annual Research Report
  • Research Products

    (50 results)

All Other

All Publications (50 results)

  • [Publications] K.ICHIMARU,T.MORITA,N.IZUMI,N.MIMURO: "Effect of Asperity Interaction on Rolling Contact Fatigue" proceedings of Japan International Tribology Conference,Nagoya,1990-10. II. 785-790 (1990)

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  • [Publications] 市丸 和徳,堀川 勇司: "表面粗さを有する接触面の応力解析" 日本潤滑学会 トライボロシー会議'90春東京予稿集. 373-376 (1990)

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  • [Publications] 市丸 和徳,三室 日朗: "粗面の繰り返し接触における表面損傷" 日本機械学会講演論文集908-2. 27-31 (1990)

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  • [Publications] 市丸 和徳,濱崎 省吾,村上 敬宜: "転がり疲れの発生機構に関する研究ー表面き裂の伝ぱに及ぼすき裂面固着・滑りの影響ー" 日本潤滑学会 トライボロシー会議'91春東京予稿集. 273-276 (1991)

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  • [Publications] 市丸 和徳,濱崎 省吾,村上 敬宜: "転がり疲れの発生機構に関する研究ー表面き裂の伝ぱに及ぼす粗さ突起接触の影響ー" 日本潤滑学会 トライボロジー会議'91春東京予稿集. 269-272 (1991)

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  • [Publications] 市丸 和徳,森田 健敬,富田 実,和泉 直志: "変動荷重下における転がり疲れと油膜形成(第4報)" 日本潤滑学会 トライボロジー会議'91春東京予稿集. 265-268 (1991)

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  • [Publications] 市丸 和徳: "ピッチングの一般的特徴とその破壊力学による説明" 第35回材料研究連合講演会講演前刷集. 15-18 (1991)

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  • [Publications] 市丸 和徳,蔵本 浩明,村上 敬宜: "転がり接触下の内部き裂の伝ぱに及ぼすき裂面固着・滑りの影響" 日本潤滑学会 トライボロジー会議'91秋福岡予稿集. 315-318 (1991)

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  • [Publications] 市丸 和徳,蔵本 浩明,村上 敬宜: "粗さ突起接触を含む転がりー滑り接触下のき裂伝ぱ解析ー傾斜内部き裂の伝ぱ特性ー" 日本潤滑学会 トライボロジー会議'92春東京予稿集. 387-390 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,蔵本 浩明,村上 敬宜: "粗さ突起接触を含む転がりー滑り接触下のき裂伝ぱ解析ー表面き裂の伝ぱに及ぼす突起接触位置の影響ー" 日本潤滑学会 トライボロジー会議'92春東京予稿集. 391-394 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,森田 健敬,和泉 直志: "転がり疲れに関する実験的研究" 日本潤滑学会 トライボロジー会港'92春東京予稿集. 399-402 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,和泉 直志,森田 健敬,他2名: "揺動下の転がり軸受におけるフレッテイングについて" 日本潤滑学会 トライボロジー会議'92春東京予稿集. 623-626 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,和泉 直志,森田 健敬,他3名: "揺動転がり軸受のフレッテイング損傷" 日本設計工学会 講演論文集 No.92秋期. 111-114 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,森田 健敬: "2円筒転がりー滑り接触における表面粗さを考慮したき裂の伝ぱ解析" 日本設計工学会 講演論文集 No.92秋期. 115-120 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,森田 健敬,村上 敬宜: "軸方向加工目円筒の転がりー滑り接触におけるき裂の伝ぱ解析" 日本トライボロジー学会 トライボロジー会議 92'秋盛岡. 789-792 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,森田 健敬, 和泉 直志: "ピッチングき裂方向に及ぼす粗さ筋目方向の影響" 日本トライボロジー学会 トライボロジー会議'93春東京,発表予定.

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  • [Publications] 市丸 和徳,和泉 直志,森田 健敬,他3名: "揺動下の転がり軸受におけるフレッテイングについて(第2報)" 日本トライボロジー学会 トライボロジー会議'93春東京.

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  • [Publications] K. ICHIMARU. T. MORITA. N. IZUMI and N. MIMURO: "Effect of Asperity Interaction on Rolling Contact Fatigue" Proc. of Japan Int. Tribo. Conf. Nagoya. 785-790 (1990)

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  • [Publications] K. ICHIMARU. Y. HORIKAWA: "Stress Analysis of Contact Surfaces having Surface Rooughness" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. 373-376 (1990)

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  • [Publications] K. ICHIMARU. N. MIMURO: "Surface Failures in Repetitive Contacts of Rough Surfaces" Prepr. of Jpn. Soc. Mech. Eng.No.908-2. 27-31 (1990)

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  • [Publications] K. ICHIMARU. S. HAMASAKI. Y. MURAKAMI: "Study on Mechanism of Rolling Fatigue - Effect of Sticking and Slipping of crack-faces on Propagation of Surface Crack -" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo.273-276 (1991)

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  • [Publications] K. ICHIMARU. S. HAMASAKI, Y. MURAKAMI: "Study on Mechanism of Rolling Fatigue - Effect of Asperity Contacts on Propagation of Surface Crack -" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. 269-272 (1991)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, T. MORITA, M. TOMITA, N. IZUMI: "Rolling Fatigue and Oil-film-formation under fluctuating load" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. 65-268 (1991)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, H. KURAMOTO, Y. MURAKAMI: "Effect of Sticking and Slipping of Crack-faces on Propagation of Internal Crack under Rolling Contacts" Proc. of JAST Tribo. Conf. Fukuoka.315-318 (1991)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, H. KURAMOTO, Y. MURAKAMI: "Crack Propagation Analysis under Rolling-Sliding Contact containing Asperity Contacts - Propagation Property of Inclined Internal Cracks -" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. 387-390 (1992)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, T. Morita, N. IZUMI: "Experimental Study on Rolling Fatigue containing Asperity Contacts - Effect of Asperity Contact Position on Propagation of Surface Cracks -" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. 399-402 (1992)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, N. IZUMI, T. Morita et.al.: "On Fretting Failure of Rolling Bearing under Swinging Motion" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. 623-626 (1992)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, N. IZUMI, T. Morita et.al..: "Fretting Failure of Rolling Bearing under Swinging Motion" Prepr. of Jap. Soc. of Design Eng.No.92-Autumn. 111-114 (1992)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, T. Morita: "Crack Propagation Analysis taking into Consideration of Surface Roughness in Rolling-Sliding Contact of two-Rollers" Prepr. of Jap. Soc. of Design Eng.No.92-Autumn. 115-120 (1992)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, T. MORITA, Y. MURAKAMI: "Crack Propagation Analysis under Rolling-Sliding Contact containing Asperity Contacts - Effect of Asperity Contact Position on Propagation of Surface Cracks -" Proc. of JAST Tribo. Conf. Morioka. 789-792 (1992)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, T. Morita, N. IZUMI: "Effect of Roughness Lay Direction on Pitting Cracks" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo. (1993)

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  • [Publications] K. ICHIMARU, N. IZUMI, T. Morita et.al..: "On Fretting Failure of Rolling Bearing under Swinging Motion (2nd Report)" Proc. of JAST Tribo. Conf. Tokyo.(1993)

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  • [Publications] 市丸 和徳 蔵本 浩明 村上 敬宜: "粗さ突起接触を含む転がり一滑り接触下のき裂伝ぱ解析 ー傾斜内部き裂の伝ぱ特性ー" トライボロジー会議予稿集東京1992-5. 387-390 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳 蔵本 浩明 村上 敬宜: "粗さ突起接触を含む転がり一滑り接触下のき裂伝ぱ解析 ー表面き裂の伝ぱに及ぼす突起接触位置の影響ー" トライボロジー会議予稿集東京1992-5. 391-394 (1992)

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  • [Publications] 市丸 和徳,蔵本 浩明,村上 敬宜: "粗さ突起接触を含む転がりー滑り接触下のき裂伝ぱ解析ー傾斜内部き裂の伝ぱ特性ー" 日本潤滑学会 トライボロジ-会議 '92 春 東京 予稿集. (1992)

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Published: 1990-04-01   Modified: 2016-04-21  

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