画像処理を援用した疲労き裂進展挙動のナノスケール動的計測システムの開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555034
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 菅田 淳 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60162913)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 植松 美彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80273580) ; 城野 政弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20029094)
• Keywords: 疲労強度 / 疲労き裂進展 / 画像処理 / 微小き裂 / 高精度計測システム / AFM / 微視的観察 / その場観察

Research Abstract

昨年度までに作成した,原了間力顕微鏡下での試験が可能な平面曲げ疲労試験機を用いて試験を実施し,疲労き裂の発生と進展挙動のナノスケール動的観察に関するデータ収集を行った.微小切欠きを有するα黄銅の平面曲げ疲労き裂進展試験を行った.1結晶粒内疲労き裂の初期進展挙動として以下の知見が得られた。疲労き裂は粒内のすべり系のうちシュミット因子の高いすべりが優先的に作動することによって、荷重軸に対して傾いて進展するが、同一すべり面を繰返し転位が移動することで繰返しひずみ効果が生じ、き裂は停留する。その後、き裂先端もしくは極後方の二次すべり系の作動の影響が大きくなり、き裂は屈曲もしくは分岐して進展方向を変える。しかしながら、二次すべり系は本来シュミット因子はそれほど大きくなく、ある程度進展した後、一次すべり系が作動し始めることで、さらに屈曲する。疲労き裂はこのように作動すべりの方向の変化にともなって、分岐・屈曲を繰返しながら進展する。α黄銅には同一すべり系でも特にすべり易い面が存在し、二次すべり系が作動する際にこの特にすべり易い面が利用できる場合には、屈曲の間のき裂進展量は比較的人きくなるのに対して、利用できない場合には短い間隔で頻繁に屈曲を繰返す。さらに疲労き裂の初期進展挙動に及ぼす結晶粒界の影響を調べ、き裂先端でのすべりを結晶粒界が抑制することで、き裂進展速度は低下し、特に結品方位差が大きい場合には停留し、二次すべり系へと屈曲することが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] 菅田 淳: "低進展速度領域における疲労き裂の分岐・屈曲挙動のAFM観察"日本機械学会材料力学部門講演会. 201-202 (2001)
• [Publications] 菅田 淳: "α黄銅における微小疲労き裂進展挙動のAFM内疲労試験機によるその場観察"第45回日本学術会議材料研究連合会講演論文集. 251-252 (2001)
• [Publications] ATSUSHI SUGETA: "An Atomic Force Microscope Observation of Fatigue Crack Growth Behavior"Proc.2001 AEM Annual Conferene. 664-670 (2001)