2020 Fiscal Year Final Research Report

Study on early stage of rolling contact fatigue of rails using real time X-ray imaging with SOI detector

Research Project

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Project/Area Number	16H02309
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Design engineering/Machine functional elements/Tribology
Research Institution	Kanazawa University
Principal Investigator	Sasaki Toshihiko 金沢大学, 人間科学系, 教授 (40251912)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	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, 特任准教授 (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) 鷹合滋樹石川県工業試験場, 機械金属部, 研究主幹 (00504739) 佐藤嘉洋大阪市立大学, 大学院工学研究科, 教授 (00170796)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2021-03-31
Keywords	鉄道 / レール / 疲労 / 転動接触疲労 / Ｘ線 / 残留応力 / Ｘ線回折 / 回折環
Outline of Final Research Achievements	It is known that railroad rails get tired due to rolling contact with wheels, and it is desired to improve railroad safety and maintenance technology. The current countermeasures are mainly measures to suppress fatigue by grinding and removing the fatigue layer, and finding and managing cracks caused by fatigue by ultrasonic technology. However, since it requires a great deal of labor, improvement technology is required. This research is to develop the technology to improve this problem by using the strain (residual stress) and the diffraction ring by the latest X-ray diffraction technology. In this study, in collaboration with JR, we proposed a method of collecting and analyzing detailed X-ray measurement data using actual rails as samples to find signs of crack formation.
Free Research Field	金属加工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	鉄道レールの疲労面は、残留応力が三軸応力状態を形成しており、金属組織に関しては塑性フローや集合組織を生じ、力学的に弾性異方性となっている。また、塑性ひずみが蓄積することで転位密度が増加し、X線の半価幅が増加するため、Ｘ線応力測定精度に悪影響を及ぼす。こうした状況は、標準測定理論の適用対象外のため、Ｘ線応力測定技術の学術的改良により、新たな測定理論と技術の構築が必要になる。一方、Ｘ線によるレールの損傷の予知方法の確立は、公共交通機関となっている鉄道技術の安全性向上とともに、保守に要するコストと労力の改善に貢献する。