Study on rolling contact fatigue of rails using potable X-ray stress instrument

• Project/Area Number: 25420085
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Design engineering/Machine functional elements/Tribology
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: Sasaki Toshihiko 金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2015: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2014: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2013: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 残留応力 / X線回折 / デバイリング / 三軸応力 / 転動接触疲労 / 鉄道レール / 転がり疲労 / シェリング / き裂 / X線 / 回折環 / 白色層 / 鉄道 / レール / イメージングプレート / 回折

Outline of Final Research Achievements

Rolling contact fatigue on the surface of rails due to railway wheel was sutudied using X-ray stress measurement method. Tri-axial stress analysis was conducted with a new stress analysis theory, so-called cosa method by detecting Debye-Scherrer ring with a two-dimensional X-ray detector and CrKa characteristic X-ray from irradiated area. As a result, it was found that tri-axial stress components corresponds to the initial damage of the rail and we can evaluate them nondestructively.

Research Products

• [Journal Article] X線残留応力測定法-技術の概要と最新の現場適用の動向- (2015)
  • Author(s): 佐々木 敏彦
  • Journal Title: 溶接学会誌 Volume: 84 Pages: 59-65
  • NAID: 130005118480
• [Journal Article] X-ray stress measurement from an imperfect Debye--Scherrer ring (2015)
  • Author(s): T. Miyazaki, T. Sasaki
  • Journal Title: International Journal of Material Research Volume: 106 Issue: 3 Pages: 237-241
  • DOI: 10.3139/146.111179
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ｘ線応力測定法の概要と現状 -技術の動向と現場適用に向けた最新の小型化・高速化- (2014)
  • Author(s): 佐々木 敏彦
  • Journal Title: 検査技術 Volume: 7 Pages: 54-61
• [Journal Article] X-ray stress measurement with two-dimensional detector based on (2014)
  • Author(s): T. Miyazaki, T. Sasaki
  • Journal Title: International Journal of Material Research Volume: 105 Issue: 9 Pages: 922-927
  • DOI: 10.3139/146.111101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A comparative study of optical and radiative characteristics of X-ray-induced luminescent defects in Ag-doped glass and LiF thin films and their applications in 2-D imaging (2014)
  • Author(s): T. Kurobori, Y. Miyamoto, Y. Maruyama, T. Yamamoto, T. Sasaki
  • Journal Title: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B Volume: 326 Pages: 76-80
  • NAID: 120005440317
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two-Dimensional Imaging of Debye-Scherrer Ring for Tri-axial Stress Analysis of Industrial Materials (2014)
  • Author(s): T.Sasaki, Y.Maruyama, H.Ohba and S.Ejiri
  • Journal Title: The Journal of Instrumentation Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 鉄道レールの転がり接触疲労への一般化cosα法の適用 (2016)
  • Author(s): 佐々木敏彦
  • Organizer: 日本非破壊検査協会・平成27年度第4回 現場指向X線残留応力測定法研究委員会
  • Place of Presentation: 日本非破壊検査協会(東京都江東区亀戸)
  • Year and Date: 2016-03-17
• [Presentation] 鉄道レールのX線三軸応力測定 (2015)
  • Author(s): 乾 典規，伊藤 覇臣，佐々木 敏彦
  • Organizer: 日本金属学会・日本鉄鋼協会北陸信越支部連合講演会
  • Place of Presentation: 富山大学
  • Year and Date: 2015-12-05
• [Presentation] 北陸新幹線レールのＸ線応力測定 (2015)
  • Author(s): 佐々木 敏彦、三井真吾、乾典規
  • Organizer: 日本非破壊検査協会・平成27年度第1回 現場指向X線残留応力測定法研究委員会
  • Place of Presentation: 石川県工業試験場
  • Year and Date: 2015-05-22
• [Presentation] 二次元検出器方式のX線・中性子応力測定に関する研究 (2015)
  • Author(s): 佐々木敏彦
  • Organizer: 第１７５回X線材料強度部門委員会研究討論会
  • Place of Presentation: 日本材料学会(京都府、京都市）
  • Year and Date: 2015-02-06
  • Invited
• [Presentation] フーリエ解析によるX線応力測定 (2014)
  • Author(s): 宮﨑利行、佐藤光、佐々木敏彦
  • Organizer: 第４８回X線材料強度に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: エル大阪(大阪府、大阪市）
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [Presentation] MnKα線および二次元検出器によるオーステナイト系材料のX線応力測定 (2014)
  • Author(s): 佐々木敏彦、宮崎利行、古川敬、三原毅
  • Organizer: 第４８回X線材料強度に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: エル大阪(大阪府、大阪市）
  • Year and Date: 2014-07-24 – 2014-07-25
• [Presentation] X-Ray Stress Measurement Using Two-Dimensional Detector (Application to austenitic stainless steel) (2014)
  • Author(s): Toshihiko Sasaki
  • Organizer: ９ｔｈ European Conference on Residual Stresses
  • Place of Presentation: University of Troys（フランス）
  • Year and Date: 2014-07-07 – 2014-07-09
• [Presentation] 二次元検出器方式によるX線三軸応力測定
  • Author(s): 佐々木敏彦、江尻正一、大場宏明
  • Organizer: 第４７回X線材料強度に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京、国立オリンピック記念青少年総合センター
• [Presentation] ステンレス鋼の二次元方式X線応力測定
  • Author(s): 佐藤光、宮﨑利行、伊藤覇臣、古川敬、佐々木敏彦
  • Organizer: 第４７回X線材料強度に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京、国立オリンピック記念青少年総合センター
• [Presentation] 転がり疲労した軸受鋼の二次元方式X線応力測定
  • Author(s): 佐々木敏彦、橘真由、藤田工、嘉村直哉、藤本洋平
  • Organizer: 第４７回X線材料強度に関するシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京、国立オリンピック記念青少年総合センター
• [Presentation] Sufficient Two-Dimensional Measurement of Debye Ring for X-ray Stress Analysis of Industrial Materials
  • Author(s): 佐々木敏彦
  • Organizer: 15ｔｈ International Workshop on Radiation Imaging Detectors（IWORID2013）
  • Place of Presentation: フランス、ピエール・マリー・キュリー大学コルドリエ・クラブキャンパス
• [Presentation] Evaluation of Rolling Contact Fatigure Using Debye Ring Image with Soft X-Rays and Image Plate
  • Author(s): 橘真由、佐々木敏彦
  • Organizer: 15ｔｈ International Workshop on Radiation Imaging Detectors（IWORID2013）
  • Place of Presentation: フランス、ピエール・マリー・キュリー大学コルドリエ・クラブキャンパス
• [Presentation] New Generation X-Ray Stress Measurement Using Debye Ring Image Data by Two-Dimensional Detection
  • Author(s): 佐々木敏彦
  • Organizer: The 8th international conference on processing and manufacturing of advanced materials (THERMEC2013)
  • Place of Presentation: USA, Rio Hotel in Las Vegas