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内部疲労き裂発生・進展機構の解明と超長寿命疲労信頼性設計法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 15560065
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
研究機関富山大学

研究代表者

塩澤 和章  富山大学, 工学部, 教授 (90019216)

研究分担者 西野 精一  富山大学, 工学部, 助教授 (00218174)
研究期間 (年度) 2003 – 2005
研究課題ステータス 完了 (2005年度)
配分額 *注記
3,600千円 (直接経費: 3,600千円)
2005年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
キーワード超高サイクル疲労 / 内部き裂発生 / き裂の発生と進展 / フラクトグラフィ / 介在物 / コンピュータ・シミュレーション / 炭化物 / 高強度鋼 / 超長寿命疲労 / 内部き裂発 / き裂進展 / 応力比
研究概要

高強度鋼の疲労試験において得られるS-N曲線は高応力振幅・短寿命域の表面き裂発生型破壊のS-N曲線と低応力振幅・長寿命域の内部き裂発生型破壊のS-N曲線からなる二つのS-N曲線(二重S-N曲線)となり,超長寿命域の疲労信頼性設計法の確立に対して破壊モードの遷移と内部き裂発生型破壊の機構の解明は重要な課題である.長寿命域の非金属介在物を起点とする内部破壊において,介在物近傍に形成される凹凸の大きい領域(当該研究者らはGBF ; Granular Bright Facetと命名)は長寿命域の疲労破壊を支配する重要な因子であることを指摘した.本研究ではGBFの形成機構を中心に検討を行い,以下の成果を得た.
1.GBF領域は炭化物の大きさと同程度の凹凸が観察され,その外側領域に比較して粗さが大きい.またGBF領域には高濃度の炭素が検出された.粗さの程度は供試材の炭素含有量に依存し,負荷応力比の影響も受ける.
2.破面のトポグラフィを基にしたコンピュータ・シミュレーション(FRASTA法)により,内部破壊の再現が可能となった.
3.上述の実験及び解析を基に,GBF形成機構として「微細炭化物の離散はく離説」を提案した.これは疲労過程中に介在物周囲の微細炭化物がはく離して微小き裂が発生し,これらの合体・成長によってGBF領域が形成されるとするものである.
4.上記のGBF形成モデルは炭素含有量の異なる高炭素クロム軸受鋼(SUJ2),高速度工具鋼(SKH51),粉末焼結鋼(HAP10)及び合金鋼(SNCM439,SCM440)において実証された.また,回転曲げ疲労試験のみでなく軸荷重疲労試験から得られた破面においても成立することが確認された.
5.高強度鋼の二重S-N曲線は試験片表面の性状(表面粗さ),非金属介在物の大きさ,表面改質処理による硬さ及び残留応力の影響を受けることを明らかにした.破壊モードはこれらの影響を受けて変化し,とりわけ表面圧縮残留応力の影響を大きく受け,さらに負荷応力比にも依存することが明らかとなった.

報告書

(4件)
  • 2005 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2006 2005 2004 2003 その他

すべて 雑誌論文 (44件) 図書 (1件) 文献書誌 (11件)

  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism under the super-long fatigue regime for high speed tool steel (JIS SKH51)by fracture surface topographic analysis2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      JSME Inter.Jour., Series A 49・1

      ページ: 1-10

    • NAID

      110004082835

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism in high-strength steel in a very high cycle fatigue regime2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Int.Jour.Fatigue (掲載予定)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism under the super-long fatigue regime for high speed tool steel (JIS SKH51) by fracture surface topographic analysis2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      JSME Inter.Jour., Series A Vol.49, No.1

      ページ: 1-10

    • NAID

      110004082835

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism in high-strength steel in a very high cycle fatigue regime2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Int.Jour.Fatigue (to be published)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism under the super-long fatigue regime for high speed tool steel (JIS SKH51) by fracture surface topographic analysis.2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      JSME International Journal, Series A 49・1

      ページ: 1-10

    • NAID

      110004082835

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism in high-strength steel in a very high cycle fatigue regime2006

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue (掲載予定)

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fatigue fracture process of a high carbon-chromium bearing steel in ultra-long life regime2005

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Proc. of the 2^<th> National Symposium On the Reliability of Materials and Structures

      ページ: 69-74

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Fatigue fracture process of a high carbon-chromium bearing steel in ultra-long life regime2005

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Proc.of the 21^<st> National Symposium on the Reliability of Materials and Structures

      ページ: 69-74

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速度工具鋼SKH51の長寿命疲労強度特性に及ぼす応力比の影響2005

    • 著者名/発表者名
      塩澤和章
    • 雑誌名

      日本材料学会第54期総会学術講演会講演論文集

      ページ: 27-28

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 高炭素クロム軸受鋼SUJ2の超長寿命軸疲労特性に及ぼす応力比の影響2005

    • 著者名/発表者名
      塩澤和章
    • 雑誌名

      日本機械学会2005年度年次大会講演論文集,No.05-1 1

      ページ: 205-206

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 高強度鋼の長寿命疲労強度特性に及ぼす応力比の影響2005

    • 著者名/発表者名
      塩澤和章
    • 雑誌名

      日本機械学会M&M2005材料力学カンファレンス講演論文集No.05-9

      ページ: 197-198

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] Fatigue fracture process of a high carbon-chromium bearing steel in ultra-long life regime2005

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Proc. of the 21^<st> National Symposium on the Reliability of Materials and Structures

      ページ: 69-74

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 鍛造白鋳鉄の超長寿命疲労強度特性に関する研究2005

    • 著者名/発表者名
      チェ・カイロアダハ, 塩澤和章, 西野精一
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第42期総会講演会講演論文集

      ページ: 9-10

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 高速度工具鋼SKH51の長寿命疲労強度に及ぼす応力比の影響2005

    • 著者名/発表者名
      谷内康之, 西野精一, 塩澤和章
    • 雑誌名

      日本機械学会北陸信越支部第42期総会講演会講演論文集

      ページ: 11-12

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] SKH51鋼の超長寿命域の疲労における内部疲労き裂発生・進展機構に関する破面解析的検討2004

    • 著者名/発表者名
      塩澤和晃
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集, A編 70・691

      ページ: 495-503

    • NAID

      110004998706

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack in itiation and propagation mechanism of high-strength steel in very high cycle fatigue regime2004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF-3)

      ページ: 85-92

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of two-step load variation on gigacycle fatigue and internal crack growth behavior of high-carbon-chromium bearing steel2004

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Proc. of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF-3)

      ページ: 185-192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of tempering temperature on super-long fatigue behavior of low alloy steel, SNCM 4392004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Proc. of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF-3)

      ページ: 609-616

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 超音波後方散乱波のウエーブレット解析による材料欠陥評価2004

    • 著者名/発表者名
      西野精一
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集, A編 70・700

      ページ: 1772-1777

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高強度鋼の超長寿命域の疲労特性〜内部き裂発生・進展のトポグラフィ破面解析〜(解説)2004

    • 著者名/発表者名
      塩澤和章
    • 雑誌名

      検査技術(日本工業出版)

      ページ: 10-17

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism in the super-long fatigue regime for high speed tool steel, JIS SKH512004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Trans.of the Japan Soc.of Mech.Eng. Vol.70, No.691

      ページ: 495-503

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Improvement of fretting fatigue strength in Ni-Cr-Mo alloy steel by WC-Co spraying2004

    • 著者名/発表者名
      M.Okane
    • 雑誌名

      Proc.of Indo Japan Conf.on Damage Tolerant Design and Materials

      ページ: 179-185

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism of high-strength steel in very high cycle fatigue regime2004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF-3)

      ページ: 85-92

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of two-Step Load Variation on Gigacycle Fatigue and Internal Crack Growth Behavior of High-Carbon-Chromium Bearing Steel2004

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF-3)

      ページ: 185-192

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of Tempering Temperature on Super-Long Fatigue Behavior of Low Alloy Steel, SNCM 4392004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF-3)

      ページ: 609-616

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Evaluation of small defects by wavelet analysis of scattering ultrasonic2004

    • 著者名/発表者名
      S.Nishino
    • 雑誌名

      Trans.of the Japan Soc.of Mech.Eng. Vol.70, No.700

      ページ: 495-503

    • NAID

      110004998897

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高強度鋼の超長寿命域の疲労特性〜内部き裂発生・進展のトポグラフィ破面解析2004

    • 著者名/発表者名
      塩沢和章
    • 雑誌名

      検査技術(日本工業出版) 9巻7号

      ページ: 10-17

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] SKD61鋼の内部疲労き裂発生機構2004

    • 著者名/発表者名
      塩沢和章, 岡本和也, 西野精一, 光谷広太郎
    • 雑誌名

      日本材料学会第53期学術講演会講演論文集

      ページ: 272-273

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Subsurface crack initiation and propagation mechanism of high-strength steel in very high cycle fatigue regime2004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa, S.Nishino, Y.Morii
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue(VHCF-3)

      ページ: 85-92

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of two-step load variation on gigacycle fatigue and internal crack growth behavior of high-carbon-chromium bearing steel2004

    • 著者名/発表者名
      L.Lu, K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue(VHCF-3)

      ページ: 185-192

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of multi-type fatigue testing machine in axial loading and some fatigue test results on a bearing steel2004

    • 著者名/発表者名
      T.Sakai, K.Shiozawa 他10名
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue(VHCF-3)

      ページ: 484-491

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Effect of tempering temperature on super-long fatigue behavior of low alloy steel, SNCM 4392004

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa, S.Nishino, N.Shibata, Y.Maruyama
    • 雑誌名

      Proc.of the Third International Conference on Very High Cycle Fatigue(VHCF-3)

      ページ: 609-616

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 多連式軸荷重疲労試験機の開発と基本性能の確認2004

    • 著者名/発表者名
      酒井達雄, 塩澤和章, 他10名
    • 雑誌名

      日本材料学会第27回疲労シンポジウム講演論文集

      ページ: 8-11

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 多連式軸荷重疲労試験機による軸受鋼SUJ2の長寿命域疲労試験結果2004

    • 著者名/発表者名
      中島正貴, 塩澤和章, 小熊規泰, 滝沢亮平, 酒井達雄
    • 雑誌名

      日本材料学会第27回疲労シンポジウム講演論文集

      ページ: 12-15

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 高速度工具鋼SKH51の超長寿命疲労挙動と破壊形態2003

    • 著者名/発表者名
      魯 連涛
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集, A編 69・679

      ページ: 662-670

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高速度工具鋼SKH51の超長寿命域の疲労挙動に及ぼす表面処理の影響2003

    • 著者名/発表者名
      魯 連涛
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集, A編 69・684

      ページ: 31195-1202

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] トポグラフィ破面解析による高強度鋼の内部疲労き裂発生・進展機構に関する研究2003

    • 著者名/発表者名
      塩澤和晃
    • 雑誌名

      材料 52・11

      ページ: 1311-1317

    • NAID

      110002302036

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] 高炭素クロム軸受鋼の超長寿命疲労強度に及ぼす表面層の影響2003

    • 著者名/発表者名
      魯 連涛
    • 雑誌名

      構造物の安全性および信頼性(JCOSSAR2003)論文集 5

      ページ: 427-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Gigacycle fatigue behavior and fracture morphology of high speed tool steel, JIS SKH512003

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Trans.of the Japan Soc.of Mech.Eng. Vol.69, No.679

      ページ: 662-670

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of surface treatment on super-long-life fatigue behavior in high speed tool steel, JIS SKH512003

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Trans.of the Japan Soc.of Mech.Eng. Vol.69, No.684

      ページ: 1195-1202

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] A study of subsurface crack initiation and propagation mechanism of high=strength steel by fracture surface topographic analysis2003

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Jour.of the Soc.of Mat.Sci., Japan Vol.52, No.11

      ページ: 1311-1317

    • NAID

      110002302036

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Effect of surface layer on super-long-life fatigue behavior in high carbon-chromium bearing steel2003

    • 著者名/発表者名
      L.Lu
    • 雑誌名

      Proc.JCOSSAR 2003 Vol.5

      ページ: 427-434

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Mechanism for subsurface fatigue crack initiation and propagation of high-strength steels in super-long-life fatigue regime2003

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Proc.JCOSSAR 2003 Vol.5

      ページ: 447-452

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [雑誌論文] Surface treatment-1 ; Characteristics of fatigue behavior of surface modified materials (Chapter 5)2003

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 雑誌名

      Macro and Microscopic Approach to Fracture (Ed.By S-I.Nishida)(WIT Press)

      ページ: 117-170

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [図書] Macro and Microscopic Approach to Fracture : Surface treatment-1 ; Characteristics of fatigue behavior of surface modified materials (Chapter5)(Ed.By S-I.Nishida)2003

    • 著者名/発表者名
      K.Shiozawa
    • 出版者
      WIT Press
    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2005 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 魯 連涛, 塩澤和章, 森井祐一: "高速度工具鋼SKH51の超長寿命疲労挙動と破壊形態"日本機械学会論文集,A編. 69巻679号. 662-670 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 魯 連涛, 塩澤和章: "高速度工具鋼SKH51の超長寿命域の疲労挙動に及ぼす表面処理の影響"日本機械学会論文集,A編. 69巻684号. 1195-1202 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 塩澤和章, 森井祐一, 西野精一, 魯 連涛: "トポグラフィ破面解析による高強度鋼の内部疲労き裂発生・進展機構に関する研究"材料. Vol.52,No.11. 1311-1317 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 魯 連涛, 塩澤和章, 西野精一: "高炭素クロム軸受鋼の超長寿命疲労強度に及ぼす表面層の影響"構造物の安全性および信頼性(JCOSSAR 2003)論文集. Vol.5. 427-434 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 花田竜一, 塩澤和章, 岡根正樹: "SCM435鋼の超長寿命疲労特性と窒化処理の影響"日本機械学会北陸信越支部第40期総会・講演会講演論文集. NO.037-1. 327-328 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 魯 連涛, 塩澤和章, 西野精一: "高炭素クロム軸受鋼の超長寿命疲労強度に及ぼす表面層の影響"日本材料学会第52期学術講演論文集. 445-446 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 塩澤和章, 西野精一, 森井祐一: "SKH51鋼の超長寿命域の疲労における内部き裂発生・進展機構"日本機械学会材料力学部門講演会,M&M2003. No.03-11. 351-352 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 塩澤和章, 柴田暢宏, 丸山泰宏, 西野精一: "SNCM439鋼の超長寿命疲労強度特性に及ぼす焼戻し温度の影響"日本機械学会材料力学部門講演会,M&M2003. No.03-11. 361-362 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 塩澤和章, 森井祐一, 西野精一, 魯 連涛: "超長寿命域の疲労における内部き裂発生・進展挙動"構造物の安全性および信頼性(JCOSSAR 2003)論文集. Vol.5. 447-452 (2003)

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      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 塩澤和章, 森井祐一, 西野精一: "SHK51鋼の超長寿命域の疲労における内部疲労き裂発生・進展機構に関する破面解析的検討"日本機械学会論文集,A編. 70巻691号(掲載予定). (2004)

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  • [文献書誌] K.Shiozawa: ""Macro and Microscopic Approach to Fracture" Chapter 5 ; Characteristics of fatigue behavior of surface modified materials"Ed.by S-I.Nishida, WIT Press. 117-170 (2003)

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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