| 研究概要 |
本研究は,摩耗がマイルド摩耗から,シビア摩耗へと遷移していく現象を明らかにするため,BurwellとStrangの遷移モデルを取り上げ,直接観察によるモデルの検証を試みた.すなわち,ランダムな分布の表面粗さを持つ表面が接触した際,垂直・接線荷重の変化に伴って粗さ突起の真実接触点や見かけの接触点がどう変形するのかを測定することによりモデルを検証し,摩耗形態理論の基礎を構築することを意図した.
まず,BurwellとStrangの概念に基づき,ChangとEtsionらの粗さ面弾塑性接触理論とJohnsonの剛体球による弾塑性平面押し込みモデルを組み合わせた臨界圧力の推定を行った.更に相対すべりによる影響についても検討した.
次に様々な条件下で接触部を微小送りさせながらせん断荷重を付加し,粗さ突起レベルの変形を測定し,真実接触点のみが降伏状態にある軽荷重から見かけの接触面全体が降伏状態にある重荷重へ遷移する点を測定するために十分な送り機構と測定法について評価を行った.当初,ピエゾステージによりnmオーダで微小送りさせる方針であったが,静的に接触させたときに発生する突起変形と,微小送りさせたことによる突起変形の分離を行うことが当該期間内にできなかったため,モータによって400μmすべらせたのち,凝着観察することとした.
試験において,垂直力と接線力を同時に測定し,観察結果と計算結果を比較した.また,摩耗形態の遷移条件におよぼす面圧,せん断応力,材料のヤング率,硬さといった力学的な特性,表面粗さや形状といった幾何学的な状態,表面のせん断強さの影響について,調べた.なお,ナノ送り機構を用いた接触点の変形の直接観察については,測定まで至らなかったため,今後引き続いて行う予定である.
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