| 研究概要 |
本研究はレーザを用いた光学的方法により非接触で金属材料の疲労寿命を推定する方法を開発しようとするものである。本年度は次の項目について研究を行った。(1)レーザスペックルパターンの広がりの評価法の検討、(2)疲労荷重を加えた場合の材料の表面性状とスペックルの強度分布の関係の観測、(3)一定応力振幅におけるスペックルパターンと応力繰返し数との関係の検討,(4)スペックルパターンの変化の割合と材料の疲労寿命との関係を調べ、余寿命評価法の検討。
(1) 鋼材試験片を用いて一定応力振幅の繰返し荷重を加え,適当な繰返し数ごとに試験片の表面あらさ曲線とスペックルパターンの変化を観測した。He-Ne レーザを材料表面に照射し,反射光の干渉により生じるスペックルパターンをCCDカメラを用いて画像処理システムに入力し解析を行った。スペックルパターンの輝度分布の重心位置を原点とする指数関数によって近似し,指数関数の半価幅を求めることにより広がりを表すパラメータとした。
(2) 疲労過程中における表面あらさ曲線を周波数解析し,空間周波数の分布とスペックルパターンの広がりとの対応関係を調べた。すべり帯密度などとスペックルパターンとの関係を調べ,疲労損傷とスペックルパターンとの関係を検討した。
(3) 各種の応力振幅において疲労試験を行ない,スペックルパターンと繰返し数との関係を調べ,その間の関係を表わす数式を考えた。関係式に含まれる係数と応力振幅との関係を調べた。
(4) 荷重繰返し数に対するスペックルパターンの変化の割合と応力振幅との関係および破断繰返し数との関係を表す実験式を導いた。その実験式に基づいて余寿命を評価するための方法を検討した。
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