構造強度部材における微小き裂進展特性の総合評価

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62420024
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 清水 真佐男 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (90051565)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山田 邦博 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (40051742) ; 國尾 武 関東学院大学, 工学部, 教授 (50050985)
• Keywords: 疲労強度 / 微小き裂 / 炭素鋼 / アルミ合金 / Manson-Coffin則 / マイナ-則 / 非金属介在物 / 微視組織

Research Abstract

微小き裂は、その寸法が構成組織と同程度であることから微視組織の不均一性の影響を大きく受けることが知られている。特に微小から巨視き裂への遷移き裂寸法領域でのき裂進展挙動の評価に際しては、未だ不明の点が少なくない。本年度は、過年度に引続き、高サイクル及び低サイクル両負荷のもとでの微小き裂の進展特性について検討を加えた。得られた結果を以下に要約する。
1.フェライト・マルテンサイト複合組織鋼平滑試験片の耐久限度は、単独き裂がそのまま進展するか否かの限界条件のみに支配されるのではなく、主き裂近傍の複数のき裂との連結のし易さを支配する条件とも密接に関連する。
2.同上鋼において、微視組織を調整することによって、き裂相互の連結を抑制すれば、耐久限度の上昇が期待される。
3.介在物を起点として破壊が進行するような、高硬さ鋼の疲労寿命のばらつきは、最大介在物寸法の変動を表すパラメ-タとして、材料中の介在物分布を考慮したDfs/Dicなる量(Dfsは実際に破壊の起点となった介在物寸法を、Dicは介在物分布から期待される最大介在物寸法をそれぞれ表す)を導入することにより、明快に説明することができる。
4.破壊モ-ドが内部き裂型となる極低サイクル領域における疲労寿命は、材料の延性消耗に支配される。一方、表面き裂型の破壊モ-ドを呈するΔ ε p領域における疲労寿命は、平均ひずみ等の有無にかかわらず微小き裂の伝ぱ則に支配される。
5.極低サイクル領域においては、繰返し負荷途中に焼なまし処理を施すことにより、材料内部に蓄積される疲労損傷の進行が抑制されるとともに、著しい寿命回復効果が現れる。また、この場合、最終的な破壊は表面き裂の進展によりもたらされる。

Research Products

• [Publications] 小茂鳥潤・ほか1名: "平均ひずみのもとでの鋼の低サイクル疲労における結晶粒寸法の効果" 日本機械学会論文集. 55. 401-408 (1989)
• [Publications] 本郷寛・ほか2名: "極低サイクル疲労における繰返し焼なましの効果と寿命則の関連" 日本機械学会論文集. 55. 2397-2401 (1989)
• [Publications] 渡辺利巳・ほか2名: "Al合金2017材の長寿命域における微小き裂進展・停留挙動について" 日本機械学会論文集. 55. 2124-2129 (1989)
• [Publications] 黒島義人・ほか2名: "疲労破壊起点の介在物寸法と介在物分布の関係" 日本機械学会論文集.
• [Publications] 川地俊一・ほか2名: "鋼の耐久限度レベルの向上と微小き裂連結成長との関連について" 日本機械学会論文集.
• [Publications] 成田秀一・ほか2名: "鋼の微小き裂進展下限界条件の検討" 日本機械学会論文集.