2019 Fiscal Year Annual Research Report
Study on early stage of rolling contact fatigue of rails using real time X-ray imaging with SOI detector
| Project/Area Number |
16H02309
|
|---|
| Research Institution | Kanazawa University |
|---|
Principal Investigator |
佐々木 敏彦 金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鷹合 滋樹 石川県工業試験場, 機械金属部, 研究主幹 (00504739)
秋田 貢一 東京都市大学, 理工学部, 教授 (10231820)
三井 真吾 金沢大学, 人間科学系, 特任助教 (10714438)
三好 敏喜 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (20470015)
江尻 正一 岩手医科大学, 教養教育センター, 教授 (40331582)
菖蒲 敬久 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, サブリーダー (90425562)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | レール / 転がり疲労 / Ｘ線応力測定 / 回折環 / 残留応力 / 三軸応力 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
鉄道レールの転がり疲労のメカニズムを解明するため、実路線で用いられたレールに対するＸ線回折データ（回折環）を収集して分析する手法について検討を進めた。なお、本研究の目的においては長大なレール面上の疲労状態を有効に分析するために不可欠な高速かつ高精度なデータ収集技術の実現を同時に検討した。この目的の一つである高精度なデータ収集に関しては、結晶レベルの情報を得ることが可能なＸ線回折法に、二次元検出器を用いて進めた。また、本研究の二次元検出器は一体型SOIピクセル検出器(以下、SOI)を採用し、高速性と高精細性を高めた。データ解析としては、残留応力と微視的ひずみ状態を中心に解析した。また、残留応力については三軸応力状態を考慮した。残留応力、微視的ひずみ状態共に回折環全体の情報を用いる新データ解析理論(cosα法)を適用して解析した。SOIは高エネルギー加速器研究機構(KEK)の研究グループが開発した日本独自の最新技術である。また、cosα法およびその三軸応力テンソル解析理論に関しても日本独自の技術であるという特長がある。これらのハードとソフトを駆使して、まだ世界的に未解明とされているレール/車輪間の転がり疲労の実態と出現メカニズムを解明することが本研究の目的である。平成30年度までにＸ線装置を完成させ、平成31年度以降より実使用レールの測定・分析を進めてきた。今年度は、実路線レールの現場測定の実施、実使用レールの測定及び従来技術との比較、測定装置の改良をそれぞれ進めた。とくに、実使用レールの分析に力を入れ、転がり疲労によるき裂発生部とその前後の状態を長さ約20mに渡り、幅方向40mmの間を縦横それぞれ5mm間隔に合計約29,000点の回折環を3方向ずつ計測して三軸応力解析を行って検討した。また、SOI方式の三軸応力測定結果とイメージングプレート方式の結果とを比較検討した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
SOI式cosα法装置による実路線使用レールの分析が可能になり、また、従来技術であるイメージングプレート方式のX線応力測定結果との相関性も解明できている。また、実路線で使用され転がり疲労が出現したレールについて、き裂部分を含めた約20mに及ぶ区間について5mm間隔でのマッピング測定を完了し、三軸応力成分と全デバイリングの解明を行うことができた。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和２年度は研究最終年度であるので、完成した装置の性能に関する総括と共に、この間に得られた全測定データの分析及び考察を行い、鉄道レールの転がり疲労メカニズムについて総括する。
|
Research Products
(22 results)
