レインフロー法と実疲労損傷情報の結合による実働荷重下疲労寿命予測システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555030
• Research Institution: Kyushu Institute of Technology
• Principal Investigator: 原田 昭治 九州工業大学, 工学部, 教授 (80029199)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 福島 良博 九州工業大学, 工学部, 助手 (40156774) ; 黒島 義人 九州工業大学, 工学部, 助教授 (50253547)
• Keywords: 変動荷重 / 疲労寿命 / 微小き裂伝ぱ / き裂先端開閉口変位 / レインフロー法

Research Abstract

これまでに実施してきたレインフロー法ならびに微小き裂伝ぱ挙動に関する知見を基礎に,従来,低サイクル疲労域では塑性ひずみ幅△ε_pを高サイクル域では応力振幅σ_aをパラメータとして用いていた低サイクル疲労域から高サイクル疲労域にわたる広範な疲労き裂伝ぱ挙動を評価する変動荷重下疲労寿命予測法の開発を行った.
その結果、詳細なき裂伝ぱ挙動の観察から,実疲労損傷たるき裂伝ぱ速度と対応するパラメータとしてはき裂先端開閉変位CTODが最も妥当であることを明らかにし,このパラメータを採用することによって変動荷重下の低〜高サイクル領域にわたる高精度なき裂伝ぱ寿命評価が可能であることを示した.また,変動塑性ひずみ振幅下(低サイクル疲労域)のCTODの変化挙動〜き裂伝ぱ速度とレインフロー分解した等価塑性ひずみ幅〜き裂伝ぱ速度の間に1対1の関係が成立しており,従前のレインフロー法,微小き裂伝ぱ則で用いてきたき裂長さ,塑性ひずみ幅がCTODと実質的に等価であること,すなわち,レインフロー法,微小き裂伝ぱ則からなる変動荷重下き裂伝ぱ評価法が低サイクル疲労域では十分高精度であることを確認した.一方,巨視的な塑性ひずみを伴わない高サイクル疲労域では負荷履歴に依存してき裂閉口現象が現れ,CTODの変化挙動〜き裂伝ぱ関係はレインフロー分解した等価塑性ひずみ幅〜き裂伝ぱ,等価応力振幅〜き裂伝ぱ関係の双方とも明瞭な関係が成立していない.すなわち,高いサイクル疲労域における変動荷重下のき裂伝ぱ寿命評価にはき裂閉口を考慮しているΔCTODもしくはΔK_<eff>〜き裂伝ぱ関係を用いることが現状では最も高精度であることが分かった.

Research Products

• [Publications] 三宅正浩: "微小き裂発生・伝ぱに基づくランダム荷重下の疲労損傷評価" 日本機械学会第72期全国大会講演論文集(I). 940-30. 235-237 (1994)
• [Publications] 三宅正浩: "き裂開閉口変位による変動荷重疲労損傷評価" 日本機械学会第72期通常総会講演会講演論文集(II). 95-1. 346-347 (1995)
• [Publications] 三宅正浩: "変動荷重下におけるき裂発生寿命評価" 日本機械学会第73期全国大会講演論文集(I). 95-10. 266-267 (1995)