| 研究課題/領域番号 |
11650106
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 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 | 立命館大学 |
|---|
研究代表者 |
酒井 達雄 立命館大学, 理工学部, 教授 (00066739)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
1999 – 2002
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2002年度)
|
| 配分額 *注記 |
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2002年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2001年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2000年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
1999年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
|
|---|
| キーワード | 高強度鋼 / 信頼性解析 / 確率疲労特性 / 超長寿命疲労特性 / 混合ワイブル分布 / 二重S-N特性 / 疲労限度 / フィッシュ・アイ / FGA / 長寿命疲労特性 / フィッシュアイ |
|---|
| 研究概要 |
各種高強度鋼や表面処理金属材料が開発され、機械構造用材料として幅広く利用されているが、近年、これらの金属材料に関しS-N曲線の2段折れ曲り現象がしばしば報告され、その疲労破壊機構の解明が緊急の課題になっている。本研究はこれら金属材料のギガサイクル疲労特性を実験的に明らかにするとともに、上記の特徴的S-N特性の発現メカニズムを解明し、機械構造物の信頼性保証のための基盤技術の確立を図るものである。
本研究課題に関するこれまでの研究成果を要約すれば、以下のとおりである。
1、高強度鋼のギガサイクル疲労において観察される2段折れ曲がり現象は、表面起点型破断と内部起点型破断に関する個別のS-N曲線が、別々の位置にずれて現れることによるもので、本来、「二重S-N曲線」とよぶべき疲労特性であることが解った。
2、回転曲げおよび引張圧縮軸荷重の両負荷様式でギガサイクル疲労特性を調べた結果、いずれの負荷様式でも上記重S-N特性が観察されることがわかった。しかし、回転曲げ荷重の方が表面起点型破断のS-N曲線と内部起点型破断のS-N曲線の分離が顕著になる傾向が確認された。
3、内部起点型破断のS-N曲線傾斜部の勾配が、表面起点型破断のS-N曲線のそれより緩やかな点について、真空中および大気中のき裂進展則の差をもとに、破壊力学的解釈を与えることができた。
4、内部起点型破面上に現れる起点介在物周辺の細粒状領域(FGA)の先端部の応力拡大係数はΔK_<th>に対応し、フィッシュ・アイの周縁における応力拡大係数はΔK_<fc>に対応することが解った。
5、表面起点型破断および内部起点型破断の各寿命成分から構成される混合分布を基礎とし、各分布母数の応力依存性と生起確率の応力依存性を組合せ、広範な寿命域における高強度鋼の複雑な寿命分布特性がよく定量解析できることがわかった。
6、軸受鋼の長寿命疲労特性について、き裂発生寿命・FGA形成寿命・フィッシュ・アイ形成寿命を分離して、各寿命成分の比率を分離して詳細に分析した結果、内部起点型破断寿命の大部分がFGA形成過程で占められることが明らかになった。また、本材料の寿命延伸の上で、介在物寸法の低減と母材の靭性改善が有効であることがわかった。
|
