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3DイメージベースCPFEMによるTi-6Al-4Vの微小疲労亀裂閉口挙動の評価

研究課題

研究課題/領域番号 21J12176
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
審査区分 小区分18010:材料力学および機械材料関連
研究機関九州大学

研究代表者

TUBEI Valary  九州大学, 工学府, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2021-04-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,500千円 (直接経費: 1,500千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
キーワードFatigue / Short crack / Crack closure / 3D observation / X-ray tomography / Simulation / 3D/4D observation
研究開始時の研究の概要

This research aims to investigate short fatigue crack phenomenon in totality, thereby find ways to reduce crack growth rate by understanding how to enhance crack closure. Analysis of local 3D short crack interaction with the microstructure together with the closed crack segments will be done using X-ray tomography. Based on the acquired real 3D crack morphology, develop an image-based CPFEM model to simulate the 3D closure behavior in relation to the underlying microstructure. From the simulation, know how to optimize microstructure to realize materials that are difficult to fracture.

研究実績の概要

Titanium alloys are used in critical applications such as the landing gear of aircrafts which are subjected to severe loading and hence demand excellent fatigue properties. Therefore, the understanding of fatigue damage which accounts for up to 90% of failures in structures is critical. This study aims to characterize the 3D short fatigue crack opening and closing behavior and its influence on crack growth rate. Currently, simulation of crack closing and opening behavior based on the actual 3D crack shape is being conducted. From the simulation, know how crack closure is generated in relation to the microstructure. From this understanding, it is possible to design the microstructure of titanium to develop materials which are difficult to fracture, hence guaranteeing safety.

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Direct observation of three-dimensional short fatigue crack closure behavior in Ti-6Al-4V alloy using ultra-high-resolution X-ray microtomography2022

    • 著者名/発表者名
      Valary Tubei, Hiroyuki Toda, Worapol Ketanond , Hiro Fujihara, Osamu Takakuwa, Akihisa Takeuchi, and Masayuki Uesugi
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 168 ページ: 107428-107428

    • DOI

      10.1016/j.ijfatigue.2022.107428

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 3D short fatigue crack closure behavior in Ti-6Al-4V alloy investigated using in-situ high resolution synchrotron X-ray tomography2021

    • 著者名/発表者名
      Tubei Valary、Toda Hiroyuki、Hassanipour Meysam、Hirayama Kyosuke、Takakuwa Osamu、Takeuchi Akihisa、Uesugi Masayuki
    • 雑誌名

      Engineering Fracture Mechanics

      巻: 249 ページ: 107755-107755

    • DOI

      10.1016/j.engfracmech.2021.107755

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Assessment of three-dimensional short fatigue crack closure behavior in Ti-6Al-4V alloy via in-situ X-ray microtomography2023

    • 著者名/発表者名
      Valary Tubei, Hiroyuki Toda, Hiro Fujihara, Akihisa Takeuchi, Masayuki Uesugi
    • 学会等名
      The 15th World Conference on Titanium (3DMS), Edinburgh, United Kingdom
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional time evolution behavior of short fatigue crack morphology and crack closure assessed using high-energy imaging type CT2022

    • 著者名/発表者名
      Valary Tubei, Hiroyuki Toda, Akihisa Takeuchi, Masayuki Uesugi
    • 学会等名
      TMS 2022 Annual Meeting & Exhibition, Anaheim, California, USA (Online)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional time evolution behavior of short fatigue crack morphology and crack closure assessed using high-energy imaging type CT2022

    • 著者名/発表者名
      Valary TUBEI, Hiroyuki TODA, Akihisa TAKEUCHI, Masayuki UESUGI
    • 学会等名
      TMS 2022 Annual Meeting & Exhibition, Anaheim, California, USA
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Application of High Energy Imaging CT to Investigate Local 3D Short Fatigue Crack Closure Behavior in Ti-6Al-4V alloy2021

    • 著者名/発表者名
      Valary TUBEI, Hiroyuki TODA, Kyosuke HIRAYAMA, Meysam HASSANIPOUR, Akihisa TAKEUCHI, Masayuki UESUGI
    • 学会等名
      The 5th International Congress on 3D Materials science (3DMS), Washington DC, USA
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 3D observation of complex short fatigue crack morphology and crack closure behavior in Ti-6Al-4V alloy using nano-tomography2021

    • 著者名/発表者名
      Valary TUBEI, Hiroyuki TODA, Kyosuke HIRAYAMA, Akihisa TAKEUCHI, Masayuki UESUGI
    • 学会等名
      The 6th Multiscale Strength of Materials Conference, Japan Society of Material Science
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-03-26  

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