1999 Fiscal Year Annual Research Report
球転がり疲労下におけるセラミックスの微小き裂進展挙動の観察と破壊力学による解明
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10450049
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
小倉 敬二 大阪大学, 大学院・基礎工学研究科, 教授 (70029007)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阪上 隆英 大阪大学, 工学研究科, 助教授 (50192589)
西川 出 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (90189267)
木田 勝之 大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (00271031)
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| Keywords | 転がり疲労 / 球-平板接触 / セラミックス / き裂進展 / はく離 / モードII / き裂面摩擦係数 |
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| Research Abstract |
今年度は,HlP窒化ケイ素について,球-平板接触下におけるき裂進展挙動を検討するともに,せん断応力下でのき裂進展挙動の特徴を明らかにした.
1.き裂進展駆動力
転走軌道上中央部に位置し,球の転走方向と直角に進展するき裂の進展量が極めて顕著である.このき裂に注目し,その進展挙動をより詳細に検討した.進展挙動の評価には,Hansonの接触応力分布解析法とFabrikantの応力拡大係数法を適用した.評価の結果,き裂は表面近傍の浅い領域を進展しているときは,主としてモードI型の進展をするが,深く進展するにつれて,モードII型進展が支配的となることが,明らかとなった.また,接触面に摩擦力が発生するすべり一転がり接触条件下でもき裂の進展が観察され,その進展量は転がり接触下よりも大きいことが明らかとなった.その理由についても検討した結果,摩擦力が進展駆動力,特に,K_Iを増加させることが明らかとなった.
2.せん断応力下でのき裂進展挙動
球接触下で実現されている異位相における複雑な混合モード下でのき裂進展挙動を解明するため,人工的微小欠陥を付与したセラミックス試験片に,ねじり疲労試験機による応力比を変化させたせん断応力を負荷することにより,各種応力比のもとでのモードII型き裂進展挙動の観察を行った.また,これと平行して,モードIで破壊した試験片の破面とモードIIで破壊した試験片の破面について,走査電子顕微鏡とレーザ顕微鏡によるき裂進展面の破面解析を行った.その結果,進展挙動は,K_<max>とΔKの両者に支配されることが明らかとなった.また,破面の特徴に関しては,モードI型とモードII型に大きな相違は見られなかったが,圧縮応力が負荷された場合のモードII型破面は,極めでなめらかな粗さを示すという特徴をもつことが明らかとなった.
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[Publications] 木田勝之: "球-平板接触下における窒化けい素の微小表面き裂進展挙動と摩耗挙動の観察"日本機械学会論文集(A). 65・632. 846-852 (1999)
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[Publications] 木田勝之: "窒化ケイ素の球-平板接触応力下におけるき裂進展挙動の破壊力学的考察"日本機械学会論文集(A). 65・638. 2113-2119 (1999)
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[Publications] 木田勝之: "球-平板接触応力下における窒化ケイ素のはく離き裂進展におよぼすき裂面間摩擦の影響"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. III・99-1. 353-354 (1999)
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[Publications] 木田勝之: "窒化ケイ素の球-平板接触疲労下におけるはく離損傷挙動"日本材科学会第10回破壊力学シンポジウム講演論文集. 172-176 (1999)
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[Publications] 木田勝之: "窒化ケイ素のせん断応力下におけるき裂進展挙動察と球-平板接触応力下におけるき裂進展挙動"日本機械学会関西支部第74期定時総会講演会講演論文集. 994-1. 4-11-4-12 (1999)
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[Publications] 田中大介: "窒化ケイ素の球-平板接触応力下におけるはく離機構におよぽすの影響に関する解析的検討"日本機械学会関西支部第74期定時総会講演会講演論文集. 994-1. 4-9-4-10 (1999)
