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疲労き裂材の1サイクル中のき裂開閉口挙動を考慮し、微小なコンプライアンス変化がどのような物理的現象により生じるか考察した。その結果、き裂先端近傍に塑性ひずみの蓄積が生じなければ疲労き裂は成長しないと考えられるので、負荷過程においてき裂先端に引張塑性域が形成され始める荷重(RPG荷重)以上の荷重振幅に対応する応力拡大係数範囲(△KRp)が疲労き裂伝播速度を律するパラメータとなるべきことを提案した。そして、除荷弾性コンプライアンス法によりこの微小なコンプライアンス変化を高精度で測定し、疲労き裂伝播試験を全自動で行なえる試験システムを開発した。また、負荷過程と除荷過程の微小なコンプライアンス変化を比較することにより、RPG荷重およびき裂開閉口荷重を決定できることを明らかにした。そこで、種々の疲労き裂伝播試験を実施し、△KRpの有効性を検討した。長いき裂に対しては、疲労き裂伝播速度におよぼす応力比の影響を定量化できること、低△KRp領域でもstageII領域と同じ疲労き裂伝播則が成立することを示し、△Kthは材料定数でないことを示した。また、切欠底から発生・伝播する物理的微小き裂に対しては、切欠底で表面き裂として疲労き裂が発生・伝播することを考慮すると、長いき裂の疲労き裂伝播則が成立することを確認した。さらに、ミクロ組織的微小き裂の疲労き裂伝播挙動を考察することで、き裂長さ0の状態からミクロ組織的き裂→物理的微小き裂→長いき裂に至る過程を△KRpという同一理論体系下で発生および伝播を区別することなく任意のき裂長さまで寿命評価する手法を示し、き裂成長曲線において推定値と実験値が良く一致することを確認した。そして、き裂閉口の主原因は塑性誘起き裂閉口と考え、このき裂閉口現象をシミュレートする任意応力分布下における疲労き裂伝播解析プログラムを開発し、その妥当性を示した。
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