| 研究概要 |
近年,機械・構造物等の安全性確保や疲労設計に損傷許容概念が取り入れられるようになり、疲労き裂進展速度評価の重要性が増している。また、使用条件の過酷化とともに、実機に作用する荷重は、例えば航空機のG-A-G荷重や、プラントの起動・停止など大応力の変動荷重が負荷されるようになっている。したがって疲労き裂進展問題に限っても、従来のように線形弾性領域に限定した取扱いでは不十分な場合が出現しつつある。このような観点から本研究では、線形弾性領域から大規模降伏あるいは全断面降伏に至る広い範囲での実働荷重下の疲労き裂進展問題を解決すべく、材料,試験片形状,寸法,応力比を種々に変えた一定振幅および変動荷重による疲労き裂進展試験を実施し、き裂進展挙動ならびにき裂進展速度推定法の検討を行った。き裂開閉口挙動が疲労き裂進展に対し重要な役割を果していることが最近明かにされていることから、本研究においてもこの点に重点をおいて考察した。
き裂開閉口挙動を考慮した有効応力拡大係数幅ΔKeffは線形弾性領域では勿論,小規模降伏条件を超えても条件によっては疲労き裂進展を規定する有効な破壊力学パラメータであることが確認されたが、全断面降伏領域に入り、繰返し塑性変形や一方向変形が顕著に現われる領域では、もはや有効とはいえなくなる。これに対しき裂開閉口を考えた上で、このような繰返し塑性変形を繰返しJ積分範囲ΔJにより、また一方向変形を最大J積分値Jmaxにより、それぞれ考慮した【√!(ΔJ/E(Y-Jmax/c))】なる弾塑性破壊力学パラメータを導入すれば、線形弾性領域から全断面降状領域にわたる疲労き裂進展速度を材料,試験条件によらず一義的に評価できることが明かとなった。また実働荷重を代表させた2段繰返し変動荷重試験結果から、変動荷重下の疲労き裂進展速度は上記パラメータに関するき裂進展量の線形加算則により精度良く推定できることが確認された。
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