2014 Fiscal Year Annual Research Report
散逸エネルギ計測に基づく疲労き裂発生予知保全スキームの構築
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26289009
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
阪上 隆英 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50192589)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
久保 司郎 摂南大学, 理工学部, 教授 (20107139)
塩澤 大輝 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60379336)
和泉 遊以 滋賀県立大学, 工学部, 助教 (60610954)
中井 善一 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90155656)
祖山 均 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90211995)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 熱弾性応力計測 / 散逸エネルギ / 疲労き裂 / 非破壊評価 / 破壊力学 / 赤外線計測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2014年度には，「散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知保全」の基盤となる散逸エネルギ放出メカニズムに関する学術的検討を重点課題とし，実験室レベルでの検討を中心に，散逸エネルギ計測制度の向上，疲労損傷過程における散逸エネルギ放出メカニズムの解明，およびき裂先端近傍の応力分布その場計測に基づくき裂進展性評価に取り組んだ．
散逸エネルギ計測制度の向上については，負荷周波数の2倍周波数をもつ散逸エネルギ放出に起因する温度変動を高精度に抽出するため，温度変動信号の位相に着目して実験的検討を行った．低応力振幅では，位相が測定毎に変動したのに対して，比較的大きな散逸エネルギが計測された試験条件では，負荷応力や測定タイミングによらず，ある特定の位相差を示すことが分かった．特定位相差は材料の微視構造変化，すなわち疲労損傷に起因した信号成分であることを示していると考えられ，位相情報を用いることで，試験機の高調波ノイズ等を除去して，疲労損傷に起因する温度信号成分のみを散逸エネルギとして評価できる可能性があることが分かった．
き裂先端近傍の応力分布その場計測に基づくき裂進展評価に関しては，橋梁溶接部の実寸試験体を用いて，溶接部における応力分布とき裂進展の関係について実験的検討を行った．実寸試験体において溶接部のき裂発生の検出ならびにき裂先端近傍の応力変動のその場計測結果からのき裂進展挙動の予測が可能であることを明らかにした．
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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
2014年度の研究では，新たに位相情報を用いることで散逸エネルギ測定の高精度化が可能であることが明らかとなった．測定の高精度化は，実機での評価において非常に重要であり，実構造物への散逸エネルギに基づく疲労損傷評価の適用が大きく前進した．また位相差は新たに測定装置を組み込むことなく計測が可能なパラメータであるため，適用性は大きい．また，橋梁溶接部の実寸法試験体の疲労試験が可能となったことから，橋梁において評価が重要となる溶接部について散逸エネルギ計測に基づいた保全スキーム構築に向けた実験が可能となった．
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| Strategy for Future Research Activity |
2014年度には，「散逸エネルギに基づく疲労き裂発生予知保全」の基盤となる散逸エネルギ放出メカニズムに関する学術的検討を重点課題とし，実験室レベルでの検討を中心に，散逸エネルギ計測精度向上および疲労損傷過程における散逸エネルギ放出メカニズムの解明に取り組んだ．また，き裂進展評価については，橋梁溶接部の実寸試験体を用いて実験的検討を行った．本年度はこれらの検討をさらに高度化させる．散逸エネルギ計測精度向上においては，温度変動信号の位相に着目し，位相情報を用いた散逸エネルギ解析プログラムを構築する．この効果を確認するために，散逸エネルギの発生の抑制効果があると考えられる，ショットピーニングなどの表面処理材や，塑性加工材に対して，散逸エネルギに基づく疲労強度評価を適用する．また，き裂進展評価においては，溶接試験体の疲労試験行い，き裂周りの応力場とき裂進展性の関係について検討する．応力拡大係数による応力場評価を基本とするが，橋梁では負荷モードや構造物の形状が複雑であるため，破壊力学的評価の適用が困難である場合を想定して，き裂先端近傍代表点での応力評価によるき裂進展簡易評価スキームの構築を検討する．さらに，散逸エネルギ計測の高精度化の進歩状況が順調であった場合は，散逸エネルギに基づく疲労強度評価法を，溶接部の健全性評価に適用し，き裂発生箇所の予測の可能性について検討する．
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| Causes of Carryover |
2014年度に予定していた実験の一部に使用を予定していた試験片の設計変更を行ったため，試験片の納品が当該年度に完了する見込みがなかったため，2015年度に発注することにした．このため，341500円を2015年度に繰り越した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
上述のように，2015年度にはショットピーニングなどの表面処理材や，塑性加工材に対して，散逸エネルギに基づく疲労強度評価，ならびに実構造を模擬した溶接試験体の疲労試験によるき裂進展評価を実施する．繰り越し分を合わせてこれらの試験体の作製ならびに実験のための消耗品を中心に研究経費を使用する計画である．
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Research Products
(34 results)
