1995 Fiscal Year Annual Research Report
疲労破損事例データベースの構築と破壊予防診断AIシステムの開発
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07555350
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
城野 政弘 大阪大学, 工学部, 教授 (20029094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤田 喜久雄 大阪大学, 工学部, 助教授 (10228992)
菅田 淳 大阪大学, 工学部, 助教授 (60162913)
近藤 良之 三菱重工業(株), 高砂研究所, 主任研究員
堀川 武 龍谷大学, 理工学部, 教授 (30209291)
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| Keywords | 疲労強度 / 疲労き裂進展 / 破損事例データベース / 予防診断システム / 機械要素 / 実働荷重 / 有効応力拡大係数 / 繰返しJ積分 |
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| Research Abstract |
本研究におけるシステム構築のためのワークステーションを購入し、先ず疲労破損事例データベース構築のためのソフトウェアの開発を行うとともに、文献ならびに資料集などから破損事例収集を行った。平成7年度に収集したデータは約200件あり、これを製品名、部品名、材料、使用環境で分類するとともに、それぞれの事例について一次損傷、二次損傷、損傷状況、原因、対策を解析し、データベースとして入力した。また、歯車など実物機械要素の疲労試験を通じて、実機と実験室試験片の疲労強度との関連を検討した。
一方、基本的な研究として、実働荷重下の疲労寿命評価試験ならびに疲労き裂進展試験を行い、従来からの研究結果の蓄積と併せ、疲労損傷を支配し、かつ実機での評価を可能とする巨視的な力学パラメータについての検討を行った。圧力容器や構造物の切欠き底で問題となる弾塑性疲労き裂の問題については、き裂開閉口挙動を考慮した繰返しJ積分による評価が変動荷重下のき裂進展予測に有効であることを確認したが、構造物の拘束が弱く一方向変形を生じる場合には、一方向変形に基づく最大J積分をも考慮する必要があることを明らかにした。次に、高サイクル疲労で問題となる微小疲労き裂の進展に対しては、疲労き裂が0.2mm以下の極微小な範囲では、長いき裂とは異なり、荷重変動によりき裂進展の加速が生じる危険性のあることを見いだした。コンピュータを用いて高精度化した除荷弾性コンプライアンス法を用いて計測した微小疲労き裂の開閉口挙動から、上記の原因は、極微小疲労き裂では塑性誘起き裂閉口の発達が不十分であり、過大荷重によるき裂開口点の上昇によるき裂進展の遅延効果よりは損傷効果が勝るためであることを明らかにした。さらに、いくつかの先進工業材料についての疲労試験を行い、疲労損傷評価法についての知見を得た。
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[Publications] Masahiro Jono: "Estimation of Elastic-Plastic Fatugue Crack Growth Rates under Variable Amplitude Loadings" JSME Int.J.Ser.A. 38. 355-363 (1995)
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[Publications] 堀川武: "レーザースベックル法による疲労損傷検出に関する研究" 日本材料学会第44期学術講演会論文集. 213-214 (1995)
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[Publications] 堀川武: "輪郭焼入れ歯車の疲労強度について" 日本材料学会第5回機械・構造物の強度設計安全性シンポジウム論文集. 64-69 (1995)
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[Publications] Masahiro Jono: "Crack Closure and Effect of Load Variation on Small Fatigue Crack Growth Behavior" Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structure. 19. (1996)
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[Publications] 菅田淳: "SiC粒子強化アルミニウム基複合材料の表面微小疲労き裂の発生および初期進展挙動" 材料. 45. (1996)
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[Publications] 藤田喜久雄: "自動車駆動系の多目的最適設計に関する研究" 日本機械学会論文集C編. 62-594. (1996)
