振動疲労き裂進展時の力学場の解明とピーニングによる振動疲労強度向上技術の構築

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K14610
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 坂本 惇司 岡山大学, 自然科学研究科, 助教 (50752052)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 振動 / 共振 / 疲労 / き裂進展 / 振動周波数 / 固有振動数

Outline of Annual Research Achievements

輸送機械のように使用中に振動を受ける機械において，その振動によって機械を構成する材料や電子機器等は疲労損傷を受ける．そのような振動を受ける機械の疲労破壊は大惨事を招く恐れがあるため，振動を受ける材料の信頼性の確保が重要な課題となる．そこで本研究では，振動疲労き裂進展時のき裂先端近傍の力学場の状態とそれがき裂進展とともにどう変化するのかを明らかにし，それを基に，合理的にピーニングによる振動時の疲労強度向上技術を構築することを目的として研究を推進する．その中で本年度は，振動疲労き裂進展メカニズムの解明を目指して研究を推進した．
本年度は，まず，アルミニウム合金A7075を試験片材料として単純な形状の試験片を用いて，単軸振動試験装置を用いた振動疲労試験方法の検討を行った．その結果，切欠き付きの板状試験片を片持ちはりの様に固定して振動させることによって，振動疲労試験を行うことが出来ることを確認した．次に，その振動疲労試験方法を用いて，幾つかの異なる振動周波数一定の条件で，振動疲労試験を行った．各振動周波数において，プラスチックレプリカ法によるき裂進展挙動の観察，ひずみゲージによる破断部近傍のひずみの測定を行った．その結果，ある程度の長さまで疲労き裂が進展すると，振動モードが変化し，破断部近傍のひずみが変化していくことを明らかにした．その原因としては，疲労き裂が進展することにより，固有振動数が変化することが考えられた．この原因に関しては，次年度に実験による詳細な検討を行う予定である．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本年度は，実験時間の確保が難しく，当初の計画の7割程度の進捗状況である．

Strategy for Future Research Activity

初年度に実施予定であった疲労き裂進展とともに振動モードが変化する原因の解明に関しては，種々の試験片形状を用いて振動疲労試験を行い，検討する予定である．また，振動疲労挙動に及ぼすピーニング処理の影響の解明に関しては，ニードルピーニング処理を行った試験片を用いて振動疲労試験を行い，検討する予定である．

Causes of Carryover

研究進捗の遅れにより，学会参加を次年度に延期することになったため，次年度使用額が発生した．