2017 Fiscal Year Research-status Report
六軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷メカニズムの解明と評価試験法の構築
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17K14556
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
坂本 惇司 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(助教) (50752052)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 疲労損傷 / 多軸ランダム振動 / 共振 / 非比例負荷 / アルミニウム合金 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
負荷方向が変化する多軸疲労の疲労強度は、一方向に負荷が加わる単軸疲労の疲労強度よりも低下することが知られている。多軸疲労に関する研究は多くなされているが、多軸ランダム振動に関する研究は少ない。そこで本研究では、多軸ランダム振動を受ける機械、構造物を安全かつ有効に使用することを目指し、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷メカニズム解明および評価試験法の構築を目的としている。
本年度は、アルミニウム合金A5056を供試材としたボタンヘッド型試験片を用いて10 Grmsから70 Grmsまでの異なる重力加速度の多軸ランダム振動試験を実施し、その場観察および破面観察による疲労損傷過程の分析を行い、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷の特徴を把握した。具体的には、多軸ランダム振動を受ける材料の破断までの時間は、詳細に見れば他の影響因子も関与しているが、おおよそ重力加速度に依存すると考えられる。また、振動試験のその場観察および走査型電子顕微鏡による破面観察の結果、曲げの共振モードでの疲労破壊が起こると考えられ、多軸ランダム振動を受ける材料であっても一軸方向の負荷によって疲労破壊が起こる可能性が示唆された。また、その疲労破壊は、複数のき裂が発生、進展し、それらが合体することにより起こると考えられた。さらに、有限要素法において、材料に負荷された重力加速度のパワースペクトル密度を材料に与えて、材料に負荷される応力分布とその周波数を推定し、修正マイナー則を用いて、破断までの時間を算出できるか否かを検討した。
本年度は、多軸ランダム振動を受ける材料の疲労損傷の特徴を把握できたため、来年度よりさらに詳細な分析を行うことができる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
試験方法の構築、試験の実施、分析等、計画通りに進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は材料に負荷されるひずみに着目して、破壊現象の分析を行う予定である。本年度において、ひずみの測定方法やシミュレーションによるひずみの算出方法等の幾つかの項目について試行し、計画通り進められることを確認した。
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| Causes of Carryover |
試験片の年度内の納入が間に合わず、試験片の材料費と加工費を次年度支払うことになったため、次年度使用額が発生した。次年度の早期に納入するため、計画の変更はない。
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