動的X線応力測定法を適用した疲労試験稼動中のき裂検出法

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650103
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 大谷 眞一 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (80120864)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 杉山 好弘 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (60061511) ; 萩原 芳彦 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (70061546)
• Keywords: X線応力測定 / 単一入射法 / 内部疲労き裂 / 実応力分布 / 疲労き裂検出 / 疲労強度

Research Abstract

平成11年度は,疲労試験方式として片持ち回転曲げ疲労試験を採用し,回転曲げ疲労試験中における最大引張応力負荷時の試験片外周上の実応力分布を測定するシステムの開発を主に行った.単一入射法によるX線応力測定装置は信号処理装置の改造・検出器の改良を加え,応力分布測定の高速化を達成した.平成11年,12年度には疲労過程において表面疲労き裂が発生した場合に,試験片外周上の実応力分布の変化からき裂を検出する方法を検討してきた.
そこで本年度は,疲労過程において内部疲労き裂を発生する材料と表面改質法を選択し,パーライト基地球状黒鉛鋳鉄にショットピーニング処理を行った試験片表面外周上の実応力分布の変化から内部疲労き裂の検出が可能であるか否かを検討した.そして研究期間の最終年度であるので,当該期間の成果の取りまとめを行った.
本年度の成果は,以下のとおりである.
(1)内部き裂が進展してその上端が試験片表面に接近すると,引張荷重を担う実断面積の減少とき裂先の特異応力場の影響で表面に発生する引張応力は大きく現れることが判った.このことにより試験片外周上の実応力分布は内部き裂が存在する個所を中心として山型に変化することが明らかとなった.
(2)試験片外周上の残留応力分布は内部き裂が発生していても顕著な変化は見られず,残留応力分布からはき裂の検出は行えないことが判った.
(3)当該期間の成果として,応力分布がV字型になった場合はその位置に表面き裂が存在し,また山型になった場合はその位置に内部き裂が存在することが明らかとなった.このことから疲労試験中の動的応力測定による実応力分布の変化から疲労き裂の検出を行う方法は新たなき裂検出法として充分期待できると考える.

Research Products

• [Publications] Shin-ichi OHYA: "X-Ray Stress Measurement during Rotary Bending Fatigue Test"MATERIAL SCIENCE RESEARCH INTERNATIONAL. STP・1. 332-335 (2001)
• [Publications] 大谷 眞一, 秋本 靖史, 大村 依子, 萩原 芳彦: "X線応力測定法を用いた内部疲労き裂の検出法"日本材料学会誌「材料」. 51(掲載予定). (2002)