| 研究課題/領域番号 |
06650113
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| 研究機関 | 九州工業大学 |
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研究代表者 |
原田 昭治 九州工業大学, 工学部, 教授 (80029199)
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| 研究分担者 |
福島 良博 九州工業大学, 工学部, 助手 (40156774)
黒島 義人 九州工業大学, 工学部, 講師 (50253547)
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| キーワード | 疲労 / 疲労破面解析 / フラクタル / 球状黒鉛鋳鉄 / 内部き裂 / 黒鉛分布 |
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| 研究概要 |
球状黒鉛鋳鉄(DI材)の低サイクル疲労強度に及ぼす黒鉛の影響を明らかにするため、黒鉛粒数を高粒数、低粒数に変えたHNC材及びLNC材及びYブロックの上部及び下部で採取したU材及びL材、計4種類のフェライト基地球状黒鉛鋳鉄(FDI材)を取り上げて検討した。平滑材の疲労試験を実施し、詳細な表面観察及び破面観察を行って疲労き裂発生・伝ぱ過程で果たす黒鉛の役割について調べ、以下の諸点を明らかにした。
通常低サイクル疲労ではき裂は試料表面に発生するが、FDI材では表面き裂と共に内部の黒鉛を起点とする微小分布き裂が発生し、それらの成長・連結が疲労寿命に大きな影響を及ぼすことを明らかにした。特に、黒鉛粒数や採取位置の相違は疲労寿命差をもたらしたが、疲労寿命差は内部き裂の起点となった破面上に観察される黒鉛の寸法分布の相違と密接に関連することを究明した。さらに、破面の黒鉛寸法分布と3次元黒鉛寸法頻度に良い相関があることを明らかにした。
次にこれらの情報、特に黒鉛の寸法分布に注目して表面き裂伝ぱのシミュレーション解析を行った。その結果、先ず表面観察で見られた、HNC材、L材での単一き裂優先型き裂成長及びLNC材、U材での分布き裂連結型き裂成長が模擬解析できることを示し、その原因が、HNC材、L材では大黒鉛が少ないため連結によるき裂成長が起こらないのに対して、大黒鉛の多いLNC材、U材では大黒鉛を起点する分布き裂の成長が生じるためであることを明らかにした。さらにWeibull分布曲線を用いて分布き裂の寸法変化を評価し、HNC材では初期き裂寸法分布に依存するのに対して、LNC材では連結によって分布形態が変化することを示した。
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