残留応力場・不均質材料中を伝ぱする三次元疲労き裂の寿命予測法と実験的検証

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650091
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 辻 昌宏 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10132630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 久保 司郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20107139)
• Keywords: 残留応力 / 疲労き裂伝ぱ / 三次元き裂 / 疲労寿命予測 / シミュレーション / 有限要素法 / き裂伝ぱ経路 / 二次元き裂

Research Abstract

本年度は,昨年度にひき続き,残留応力場・不均質材料中における三次元疲労き裂の伝ぱシミュレーションを行い,その状況を検討した.シミュレーションには,昨年と同様に,有限要素弾性解析を用い,また,伝ぱ速度および伝ぱ経路の予測には,申請者らが以前に提案した『U予測による寿命予測法』および『Δσ_θ最大クライテリオン』を用いた.さらに,PMMA(商品名MMA)材を用いて三次元き裂の伝ぱ実験を行うことを試みた.以下に得られた結果を示す.
(1)シミュレーションの対象として,本年度は,昨年度に比べて,より一般的で解析が困難な三次元き裂,すなわち,円孔の縁から発生する斜め1/4円き裂の伝ぱシミュレーションを試みた.その結果,初期き裂からの最初の伝ぱは,昨年度行った1/4隅き裂の伝ぱ状況と同様な結果を得た.しかしながら,き裂を伝ぱさせる際に用いる自動メッシュ切り直しプログラムの不具合のため,それ以上継続してき裂伝ぱシミュレーションを行うことができなかった.次年度に,本プログラムを完成させ,より長くき裂を伝ぱさせることを試みる.
(2)(1)に対応させたき裂の開閉口シミュレーションは,プログラムの不具合のため行えなかったが,三次元き裂を二次元き裂の拡張と考え,二次元き裂の残留応力場におけるき裂開閉口シミュレーションを行った.その結果,き裂面の弾性接触が発生した.その際,破面同士の接触状況を完全固着および完全滑り接触の二つの場合に分けシミュレートした.その結果,本シミュレーションではK_H値の変化が小さかったため,両者にき裂伝ぱ経路の変化は認められなかった.三次元き裂の場合にも同様の傾向が生じると思われた.なお,PMMA材に対する実験は,試験片製作の困難さから,精度よい試験片が得られずよい結果が得られなかった.次年度に再度試みる予定である.

Research Products

• [Publications] 金井秀喜,辻昌宏,久保司郎,山本智彦: "斜め隅き裂および円孔から生じる縁き裂の三次元き裂伝ぱシミュレーション"日本機械学会関西支部第75期定時総会講演論文集. 004-1. 1-27-1-28 (2000)
• [Publications] 辻昌宏,久保司郎,山本智彦: "ボルト締結による板厚方向圧縮残留応力の三次元円孔縁き裂の疲労き裂伝ぱに及ぼす影響"第44回日本学術会議材料研究連合講演会講演論文集. 141-142 (2000)
• [Publications] 辻昌宏,久保司郎,村山正人: "弾性接触を考慮した残留応力下における湾曲する疲労き裂の伝ぱシミュレーション"第44回日本学術会議材料研究連合講演会講演論文集. 139-140 (2000)