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マイクロビームX線応力評価に基づく微小疲労き裂進展機構のマイクロ破壊力学的研究

研究課題

研究課題/領域番号 13305011
研究種目

基盤研究(A)

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
研究機関名古屋大学

研究代表者

田中 啓介  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244)

研究分担者 佐藤 一雄  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30262851)
坂井田 喜久  静岡大学, 工学部, 助教授 (10334955)
秋庭 義明  名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
木村 英彦  名古屋大学, 工学研究科, 助手 (60345923)
來海 博央  名城大学, 理工学部, 講師 (30324453)
田中 拓  神戸大学, 工学部, 助教授 (80236629)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
50,050千円 (直接経費: 38,500千円、間接経費: 11,550千円)
2003年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2002年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2001年度: 42,380千円 (直接経費: 32,600千円、間接経費: 9,780千円)
キーワード疲労 / き裂 / 複合材料 / X線応力測定 / 破壊力学 / マイクロビームX線 / 破壊微視機構 / マイクロメカニックス / 微視機構
研究概要

1.強力X線発生装置を使用し,X線の検出器として位置敏感型検出器を併用することからマイクロビームX線応力測定システムを構築し,100ミクロンオーダの領域の応力測定が可能であることを確認した.さらに,サブミクロンオーダの薄膜に対しても,低角入射X線回折法を用いてIn-Planeのひずみ測定を可能にした.
2.放射光Spring-8において,鉄鋼、セラミックス、複合材料における鋭い切欠き近傍の微小領域の応力測定を行い,高精度の応力測定が可能であることを実証し,微小な領域の応力測定法の開発への基礎を築いた.
3.超微細粒鋼の微小疲労き裂の発生個所に関して、電子線後方散乱(EBSP)および原子間力顕微鏡(AFM)の観察より、微小き裂発生の結晶学的条件を明らかにした.また、微小き裂の進展初期では,き裂の偏向や分岐によりき裂進展速度の低下が引起こされていることが明らかとなった.
4.超微細粒鋼はき裂の分岐と屈曲によりき裂進展抵抗が大きくなる.この場合き裂閉口を測定し有効応力拡大係数で整理すると,通常粒鋼の場合のき裂進展速度とほぼ一致したことから,き裂分岐・屈曲によるき裂閉口が進展抵抗の増大の主な要因である.
5.微小疲労き裂の進展および停留に対する結晶粒界などの微視構造の影響を阻止すべり帯でモデル化したが,このマイクロマカニックスモデルにき裂閉口の影響を組み入れ,発展させたることから,超微細粒のき裂進展のシュミュレーションを行い,疲労限度における微視き裂の停留の要因として,微視的障害およびき裂閉口の相対的な重要性が明らかにした.
6.予き裂に混合モード負荷したときのき裂進展挙動を検討することから、混合モード下においては、疲労き裂の閉口を考慮したときの最大接線応力幅クライテリオンに沿って進展していることが明らかになった.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (32件)

  • [文献書誌] Yoshiaki Akiniwa: "Microstructural Effects on Crack Closure and Propagation Thresholds of Small Cracks"Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 24. 817-830 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木村英彦: "超微粒綱(SUF綱)における疲労き裂伝ぱにおよぼす微視組織の影響"材料. 51. 495-800 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 木村英彦: "超微粒鋼(SUF鋼)における微小疲労き裂の発生と初期伝ぱのAFM観察"材料. 51. 801-807 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 坂井田喜久: "シンクロトロン放射光によるアルミナのき裂先端近傍の局所応力のその場測定"材料. 52. 1225-1330 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Keisuke. Tanaka: "Modeling of Fatigue Crack Growth Mechanistic Models,"Comprehensive Structural Integrity. 4. 95-128 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Akiniwa, K.Tanaka, H.Kimura: "Analysis of Crack Closure Behavior of Small Fatigue Cracks Interacting with Grain Structure"Materials Science Research International, Special Technical Publication. No.1. 64-69 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kimura, Y.Akiniwa, K.Tanaka, J.Kondo: "Atomic Force Microscopic Observation of Fatigue Crack Initiation, in Ultrafine-Grained Steel"Materials Science Research International, Special Technical Publication. No.1. 64-69 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Akiniwa, K.Tanaka, H.Kimura: "Microstructural Effects on Crack Closure and Propagation Thresholds of Small Cracks"Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. Vol.24, No.12. 817-830 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tanaka, Y.Akiniwa, T.Mikuriya, K.Tanaka: "Propagation and Arrest of Fatigue Cracks from a Precrack under Cyclic Torsional Loading in Medium Carbon Steel"Tranastions JSME. Vol.67, No.664. 2032-2038 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kimura, Y.Akiniwa, K.Tanaka, J.Kondo, T.Ishikawa: "Effect of Microstructure on fatigue Crack Propagation Behavior in Ultrafine-Grained Steel"J.Society of Materials Science, Japan. Vol.51, No.7. 795-800 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H.Kimura, Y.Akiniwa, K.Tanaka, J.Kondo, T.Ishikawa: "Atomic Force Microscopic Observation of initiation and Early Propagation of Small fatigue Cracks in Ultrafine-Grained Steel"J.Society of Materials Science, Japan. Vol.51, No.7. 801-807 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tanaka, Y.Akiniwa: "Fatigue Crack Propagation Behavior Derived from S-N Data in Very High Cycle Regime"Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. Vol.25, No.8/9. 775-784 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tanaka, Y.Akiniwa, A.Takahashi, T.Mikuriya: "Fatigue Crack Propagation from a Hole in Thin-Walled Tubular Steel Specimens under Torsional-Axial Loading"Tranastions JSME. Vol.67, No.664. 1001-1008 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Sakaida, K.Tanaka, Y.Akiniwa, Y.Sawaki: "In-Situ Local Stress Measurement near Notch Tip in Alumina Ceramics Using Synchrotron Radiation Source"J.Society of Materials Science, Japan. Vol.52, No.10. 1225-1330 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tanaka: "Fatigue Crack Propagation"Comprehensive Structural Integrity, Volume 4, Cyclic Loading and Fatigue (Edited by R.O.Ritchie and Y.Murakami) (Elsevier). 95-128 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tanaka, Y.Akiniwa: "Modeling of Fatigue Crack Growth Mechanistic Models"Comprehensive Structural Integrity, Volume 4, Cyclic Loading and Fatigue (Edited by R.O.Ritchie and Y.Murakami) (Elsevier). 95-128 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] K.Tanaka, Y.Akiniwa: "Diffraction Stress Measurement using Synchrotron Radition"J.Society of Materials Science, Japan. Vol.52, No.12. 1435-1444 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 坂井田 喜久: "シンクロトロン放射光によるアルミナのき裂先端近傍の局所応力のその揚測定"材料. 52・10. 1225-1230 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Keisuke Tanaka: "Fatigue Crack Propagation"Comprehensive Structural Integrity. 4. 165-190 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Keisuke Tanaka: "Modeling of fatigue Crack Growth : Mechanistic Models"Comprehensive Structural Integrity. 4. 207-217 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Keisuke Tanaka: "Fatigue Crack Propagation from a Pre-Crack under Combined Torsional and Axial Loading"Proceedings of Advanced Technology in Experimental Mechanics, ATEM03. OS11W0458 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Yuuya Yoshida: "Fatigue Crack Propagation and Stress-Induced Martensitic Transformation Behavior in TiNi"Proceedings of Advanced Technology in Experimental Mechanics, ATEM03. GSW0439 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Hidehiko Kimura: "Investigation of fatigue Crack Propagation Behavior in Ultrafine-Grained Steel by AFM and EBSP"Proceedings of Advanced Technology in Experimental Mechanics, ATEM03. OS05W0460 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 木村 英彦: "超微粒鋼(SUF鋼)における疲労き裂伝ぱにおよぼす微視組織の影響"材料. 51・7. 795-800 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 木村 英彦: "超微粒鋼(SUF鋼)における微小疲労き裂の発生と初期伝ぱのAFM観察"材料. 51・7. 801-807 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Keisuke Tanaka: "Fatigue Crack Propagation Behavior Derived from S-N Data in Very High Cycle Regime"Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. 25・8/9. 775-784 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 柳瀬 悦也: "放射光高エネルギX線を用いた入射角-定法による表面下深部の残留応力の非破壊評価"材料. 51・12. 1429-1435 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Akiniwa: "Fatigue Crack Propagation Behavior in Ultrafine-Grained Steel"Proceedings of Eighth International Fatigue Congress. 2. 473-480 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Keisuke Tanaka: "Roles of Microstrutural Barriers and Crack Closure in Arresting Small Fatigue Cracks at Fatigue Thresholds"Proceedings of Eighth International Fatigue Congress. 2. 1151-1162 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Akiniwa: "Analysis of Crack Closure Behavior of Small Fatigue Cracks Interacting with Grain Structure"Material Science Research International. STP No.1. 64-69 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Hidehiko Kimura: "Atomic Force Microscopic Observation of Fatigue Crack Initiation in Ultrafine-Grained Steel"Material Science Research International. STP No.1. 117-122 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Yoshiaki Akiniwa: "Microstructural effects on crack closure and propagation thresholds of small cracks"Fatigue and Fracture of Engineering Materials and Structures. 24・12. 817-830 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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