1998 Fiscal Year Annual Research Report
10^8-10^<10>回の超長寿命疲労破壊機構の解明と疲労強度評価への応用
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08405012
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| Research Institution | KYUSHU UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
村上 敬宜 九州大学, 工学部, 教授 (10038010)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福島 良博 九州大学, 工学部, 助手 (40156774)
栄 中 九州大学, 工学部, 助教授 (00253477)
平川 賢爾 九州大学, 工学部, 教授 (30264097)
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| Keywords | 超長寿命疲労 / 引張圧縮疲労 / ねじり疲労 / 二軸疲労 / √ areaパラメータモデル / 極値統計 / 残留応力分布 / 硬さ分布 |
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| Research Abstract |
低強度鋼ではS-N曲線は明確な折れ曲がりを示すので,それによって疲労限度を明確に定義することができる.これに対して高強度鋼のS-N線図ではばらつきが大きく,明確な線をひくことが困難である.近年高強度鋼を繰返し数N=10^8程度まで疲労試験すると2段の折れ曲がり現象が現われるとする報告がなされ,注目されている.これは高強度鋼のS-N線図においてN=10^6〜10^7の高サイクル領域で一旦水平部が現われた後,超長寿命領域において再び下方に折れ曲がる現象である.一般にこの現象は高応力域で表面起点,低応力域で内部起点という破壊起点の違いが原因であるとされているが,高応力短寿命域でも内部の介在物から破壊が起きることを示すデータも数多く報告されている.したがって,2段折れ曲がり現象を単なる破壊起点の位置の違いだけから説明するのは困難である.一方,高強度鋼は欠陥や,水素などの環境因子に敏感であると言われている.また,超長寿命領域まで疲労試験を行うと,試験片は長期間大気等の環境中にさらされることになる.したがって高強度鋼の超長寿命領域における疲労機構を解明するためには,応力の作用のもとでの環境因子の影響を考慮に入れる必要があると考えられる.
そこでこの問題について本研究では,主としてSCM435浸炭窒化・焼入れ焼戻し材を用いてN=10^8を超える超長寿命領域まで引張圧縮疲労試験を行い,特に破断起点となった介在物近傍に注目して金属顕微鏡,走査型電子顕微鏡(SEM)および原子間力顕微鏡(AFM)による疲労破面の観察を行った.また,その観察結果に√areaパラメータモデル等による検討を加え,超長寿命領域における疲労に及ぼす水素などの環境因子の影響について考察した.更に,アルミ合金や焼結合金についても超長寿命についての実験を行い,高強度鋼とは異なる破壊機構があることを明らかにした.
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[Publications] 村上敬宜,高橋宏治: "ねじり疲労強度に及ぼす引張圧縮で導入した微小き裂の影響(せん断平均応力の影響)" 日本機械学会,第75期通常総会講演会講演論文集(II). 359-360 (1998)
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[Publications] 村上敬宜,野本哲志,村上保夫: "SCM浸炭窒素・焼入れ焼きもどし材の疲労強度に及ぼす介在物の影響" 日本機械学会第75期通常総会講演会講演論文集. 385-386 (1998)
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[Publications] 村上敬宜,高橋宏治: "ねじり疲労強度に及ぼす引張圧縮疲労試験により導入した微小予き裂の影響" 材料. 47・8. 846-851 (1998)
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[Publications] Yukitaka MURAKAMI,Koji Takahashi: "Crack Branching and Threshold Conditions of Small Cracks in Biaxial Fatigue." Proceedings of 12th Biennial Conference on Fracture,ECF12. Vol.1. 67-72 (1998)
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[Publications] 村上敬宜,植田徹,野本哲志,村上保夫: "AFM/SEM破面観察による超長寿命疲労破壊機構の考察" 日本材料学会第24回疲労シンポジウム講演論文集. 47-50 (1998)
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[Publications] 松永,久夫,村上敬宜: "鋳造アルミニウム合金の疲労強度特性に関する研究" 日本機械学会平成10年度材料力学部門講演会講演論文集(B). 177-178 (1998)
