2007 Fiscal Year Annual Research Report
超長寿命域における変動荷重下の疲労損傷累積に関する研究
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18560089
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| Research Institution | Fukui University of Technology |
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Principal Investigator |
城野 政弘 Fukui University of Technology, 工学部, 教授 (20029094)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽木 秀樹 福井工業大学, 工学部, 教授 (40117213)
菅田 淳 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60162913)
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| Keywords | 機械材料・機械力学 / 疲労 / 変動荷重 / 超長寿命域 / 高硬度鋼 / 内部疲労き裂 / 疲労き裂進展 |
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| Research Abstract |
リニアモータと治具を組み合わせた自動負荷変動装置を製作、既設の4連式回転曲げ疲労試験機の一軸に付設し、長時間にわたる2段繰返し変動荷重疲労試験を可能とするとともに、SNCM439を用いて、高、低の応力レベルを疲労限度以上の応力と以下(超長寿命域)の応力に設定した、低→高、高→低の2段変動荷重試験を行った。一次応力を1000MPa(疲労寿命10^8)とした低→高2段変動荷重試験では、一次応力での損傷を0.3〜0.7とした場合でも、二次応力1300MPa(同4×10^4)での疲労寿命や破壊機構にはほとんど影響せず二次応力のみで疲労寿命は決まるようであった。逆に一次応力を1300MPa、二次応力を1000MPaとした高→低の2段変動荷重試験では、一次応力での損傷が0.3を超えると二次応力での寿命は非常に短くなり一次応力のみの一定振幅試験の寿命とあまり変わらなかった。ただし一次応力での損傷が0.2程度ではその損傷は低応力の疲労寿命にはほとんど影響を与えないようである。また、一次応力を1200MPa(同10^5)とした場合は、一次応力での損傷が0.5ぐらいまで影響は少なく、0.7を超えると二次応力での寿命は小さくなり、荷重変動の影響が現れることがわかった。2段繰返し変動試験は現在継続中であるが、超長寿命域での疲労寿命にはもともと大きなばらつきが存在し、どの程度の荷重変動の干渉効果があるかを判断するには、ばらつきをも考慮する必要があり、引き続き試験片数を増やした試験を行う予定である。
一方、油圧サーボ疲労試験機を用いたSCM435の高速軸荷重疲労試験では、変動荷重下でも超長寿命域では明瞭なフィッシュアイや粗粒領域が認められ、内部起点型破壊であり、高、低の荷重はそれぞれ独立して疲労損傷を与えていること示唆された。これらについてはさらに詳細な微視的観察を行い検討する予定でする。
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