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球転がり疲労下におけるセラミックスの微小き裂進展挙動の観察と破壊力学による解明

研究課題

研究課題/領域番号 10450049
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

小倉 敬二  大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (70029007)

研究分担者 阪上 隆英  大阪大学, 工学研究科, 助教授 (50192589)
西川 出  大阪大学, 基礎工学研究科, 助教授 (90189267)
木田 勝之  大阪大学, 基礎工学研究科, 助手 (00271031)
研究期間 (年度) 1998 – 1999
研究課題ステータス 完了 (1999年度)
配分額 *注記
14,200千円 (直接経費: 14,200千円)
1999年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
1998年度: 12,500千円 (直接経費: 12,500千円)
キーワード転がり疲労 / 球-平板接触 / セラミックス / き裂進展 / はく離 / モードII / き裂面摩擦係数 / すべり疲労 / はく離き裂 / ヘルツ応力 / 圧縮応力 / せん断応力
研究概要

今年度は,HIP窒素化ケイ素について,球-平板接触化におけるき裂進展挙動を検討するとともに,せん断応力下でのき裂進展挙動の特徴を明らかにした.
1. き裂進展駆動力
転走軌道上中央部に位置し,球の転走方向と直角に進展するき裂の進展量が極めて顕著である.このき裂に注目し,その進展挙動をより詳細に検討した.進展挙動の評価には,Hansonの接触応力分布解析法とFabrikantの応力拡大係数法を適用した.評価の結果,き裂は表面近傍の浅い領域を進展しているときは,主としてモードI型の進展をするが,深く進展するにつれて,モードII型進展が支配的となることが明らかとなった.また,接触面に摩擦力が発生するすべり-転がり接触条件下でもき裂の進展が観察され,その進展量は転がり接触下よりも大きいことが明らかとなった.その理由についても検討した結果,摩擦力が進展駆動力,特に,K_Iを増加させることが明らかとなった.
2. せん断応力下でのき裂進展挙動
球接触下で実現されている異位相における複雑な混合モード下でのき裂進展挙動を解明するため,人工的微小欠陥を付与したセラミックス試験片に,ねじり疲労試験機による応力比を変化させたせん断応力を付加することにより,各種応力比のもとでのモードII型き裂進展挙動の観察を行った.また,これと平行して,モードIで破壊した試験片の破面とモードIIで破壊した試験片の破面について,走査電子顕微鏡とレーザ顕微鏡によるき裂進展面の破面解析を行った.その結果,進展挙動は,K_<max>と△Kの両者に支配されることが明らかとなった.また,破面の特徴に関しては,モードI型とモードII型に大きな相違は見られなかったが,圧縮応力が負荷された場合のモードII型破面は,極めてなめらかな粗さを示すという特徴をもつことが明らかとなった.

報告書

(3件)
  • 1999 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1998 実績報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (24件)

  • [文献書誌] 木田勝之: "球-平板接触下における窒化けい素の微小表面き裂進展挙動と摩擦挙動の観察"日本機械学会論文集(A). 65・632. 846-852 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木田勝之: "窒化ケイ素の球-平板接触応力下におけるき裂進展挙動の破壊力学的考察"日本機械学会論文集(A). 65・638. 2113-2119 (1999)

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    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木田勝之: "球-平板接触応力下における窒化ケイ素のはく離き裂進展におよぼすき裂面間摩擦の影響"日本機械学会 1999年度年次大会講演論文集. III・99-1. 353-354 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木田勝之: "窒化ケイ素の球-平板接触疲労下におけるはく離損傷挙動"日本材料学会 第10回破壊力学シンポジウム講演論文集. 172-176 (1999)

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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木田勝之: "窒化ケイ素のせん断応力下におけるき裂進展挙動観察と球-平板接触応力下におけるき裂進展挙動"日本機械学会 関西支部 第74期定時総会講演会講演論文集. 994-1. 4-11-4-12 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 田中大介: "窒化ケイ素の球-平板接触応力下におけるはく離機構におよぼすき裂面摩擦の影響に関する解析的検討"日本機械学会 関西支部 第74期定時総会講演会講演論文集. 994-1. 4-9-4-10 (1999)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyuki KIDA: "Observations of Surface Crack Growth and Wear in SiィイD23ィエD2NィイD24ィエD2 under Ball-on-Plate Contact"Trans. JSME (A). Vol.65, No.632. 846-852 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyuki KIDA: "Fracture Mechanics Approach into the Crack Growth of SiィイD23ィエD2NィイD24ィエD2 under Ball-on-Plate Contact"Trans. JSME (A). Vol.65, No.638. 2113-2119 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyuki KIDA: "Effect of crack face friction on subsurface crack growth of SiィイD23ィエD2NィイD24ィエD2 under spherical Hertzian Contact"Proc. 1999 JSME Annual Meeting. Vol. III, No.99-1. 353-354 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyuki KIDA: "Flaking Failure of SiィイD23ィエD2NィイD24ィエD2 under spherical Hertzian Contact"Proc. the 10ィイD1thィエD1 Symposium on Fracture and Fracture Mechanics. 172-176 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Katsuyuki KIDA: "Observation of crack growth in SiィイD23ィエD2NィイD24ィエD2 under shear stress and under spherical Hertzian Contact"Proc. the 74ィイD1thィエD1 JSME Kansai. No. 994-1. 4-11-4-12 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Daisuke Tanaka: "Effect of Crack Face Friction on the Flaking Failure Mechanism in SiィイD23ィエD2NィイD24ィエD2 under Spherical Hertzian Contact"Proc. the 74ィイD1thィエD1 JSME Kansai. No. 994-1. 4-9-4-10 (1999)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1999 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木田勝之: "球-平板接触下における窒化けい素の微小表面き裂進展挙動と摩耗挙動の観察"日本機械学会論文集(A). 65・632. 846-852 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 木田勝之: "窒化ケイ素の球-平板接触応力下におけるき裂進展挙動の破壊力学的考察"日本機械学会論文集(A). 65・638. 2113-2119 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 木田勝之: "球-平板接触応力下における窒化ケイ素のはく離き裂進展におよぼすき裂面間摩擦の影響"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. III・99-1. 353-354 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 木田勝之: "窒化ケイ素の球-平板接触疲労下におけるはく離損傷挙動"日本材科学会第10回破壊力学シンポジウム講演論文集. 172-176 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 木田勝之: "窒化ケイ素のせん断応力下におけるき裂進展挙動察と球-平板接触応力下におけるき裂進展挙動"日本機械学会関西支部第74期定時総会講演会講演論文集. 994-1. 4-11-4-12 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 田中大介: "窒化ケイ素の球-平板接触応力下におけるはく離機構におよぽすの影響に関する解析的検討"日本機械学会関西支部第74期定時総会講演会講演論文集. 994-1. 4-9-4-10 (1999)

    • 関連する報告書
      1999 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉敬二,木田勝之,市山智士,田中大介: "球-平板すべり接触下における窒素化ケイ素のはく離損傷の観察と破壊力学的考察" 日本機会学会講演論文集. No984-1. 6-5 - 6-6 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉敬二,木田勝之,市山智士: "窒化ケイ素の繰返し球、平板接触下におけるはく離損傷の力学的考察" 日本材料学会第46期学術講演会講演論文集. 93-94 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 小倉敬二,木田勝之,百々敬之,市山智士: "窒化ケイ素の繰返し球-平板転がり・すべり接触下におけるき裂進展挙動" 日本材料学会第46期学術講演会講演論文集. 95-96 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 木田勝之,小倉敬二,市山智士,田中大介: "窒化ケイ素の球-平板すべり接触下におけるはく離損傷挙動の観察" 日本機械学会講演論文集. No98-3. 99-100 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] :木田勝之,小倉敬二,市山智士,田中大介: "球-平板接触下ならびにせん断応力下における窒化ケイ素のき裂進展挙動" 日本機会学会講演論文集. No98-5. 127-128 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書
  • [文献書誌] 木田勝之,小倉敬二,市山智士,田中大介: "窒化ケイ素の球-平板転がり疲労下におけるはく離損傷挙動" 日本材料学会第24回疲労シンポジウム講演論文集. 246-249 (1998)

    • 関連する報告書
      1998 実績報告書

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公開日: 1998-04-01   更新日: 2016-04-21  

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