せん断応力下の真実接触点の観察による軽荷重から重荷重への遷移点の測定

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650137
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 京極 啓史 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (70153236)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 桃園 聡 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (70262300)
• Keywords: 接触 / 摩耗 / 凝着 / 摩耗形態 / 真実接触 / 表面粗さ

Research Abstract

本研究はBurwellとStrangの遷移モデルを直接観察により検証しようとするものである。すなわち、ランダムに分布した表面粗さを持つ表面が(滑らずに)せん断応力をうけて接触していると単純化し、荷重(垂直、せん断)を変化させていくに伴って、粗さ突起の真実接触点の変形と見かけの接触点の変形を測定することによって、軽荷重状態から重荷重状態の遷移条件を定量的に求め、マイルド摩耗からシビアー摩耗への遷移という摩耗の重要な現象を定量的に扱う理論の基礎となることを意図している。
まず、せん断応力をうける様々な条件下で摩擦接触部をピエゾステージでnmオーダで微小送りをさせながらせん断変形させて、粗さ突起レベルの変形を測定し、さらに接線力の測定も行い、真実接触点のみが降伏状態にある軽荷重から見かけの接触面全体が降伏状態にある重荷重への遷移点を測定する。また、摩耗形態の遷移条件におよぼす面圧、せん断応力、材料のヤング率 硬さといった力学的な特性、表面粗さや形状といった幾何学的な状態、表面に存在する酸化膜などの影響の分離,定量化を試みる。
本年度は、準備段階として、次の検討を行った
1.送り機構の検討
ビエゾステージを用いて、接触点を準静的に観察するために必要な送り量や制御方法を検討した。
2.測定法の評価
必要な測定システムにおいて、数μmオーダの突起の接触部を観察できるよう検討を行った。
3.実験装置の設計
以上の検討より、次年度以降使用する実験装置について仕様や測定法について検討を行った。