| 研究概要 |
本年度は次の項目について研究を行った。(1)鋼材試験片に疲労荷重を加えた場合について材料の表面性状の変化の観測、(2)表面特性の評価法および表面性状と疲労損傷との関係、(3)表面特性のパラメータとスペックルパターンの特徴パラメータとの関係、(4)スペックルパターンと疲労損傷との関係の定量化および疲労寿命の推定、以上の項目について検討した。
(1)鋼材試験片に一定応力振幅の繰返し荷重を加え,今年度予算において購入した表面あらさ計を用いて疲労過程中の材料表面のあらさ変化を観測した。
(2)疲労による表面状態の変化を表わす特性パラメータとして、算術平均あらさRa、そしてあらさ曲線の周波数分布の特性を表わすパラメータとしてパワースペクトルの面積A_f、さらにあらさ曲線を図形として見たときの複雑さを表わすパラメータであるフラクタル次元kを考えた。これらのパラメータと応力繰返し数との関係を調べたところ、データのばらつきがかなり見られたが、応力繰返し数の増加につれてこれらのパラメータの値は増加し、また応力振幅が大きいほど値も大きくなることがわかった。それらの結果から疲労損傷と表面状態との対応関係が有ることが確認できた。
(3)疲労過程中の試験片表面にHe-Neレーザを照射し,反射光の干渉により生じるスペックルパターンの解析を行った。スペックルパターンの特徴を表わすパラメータB_Sを用いて、疲労損傷との関係を調べた。このパラメータと上記の表面特性のパラメータとの間に相関性があることがわかった。特に周波数特性を表わすパラメータS_fとの相関が高く、スペックルパターンが表面の3次元的な周波数特性と関係していることがわかった。また、B_sと応力繰返し数との関係については、表面特性と応力繰返し数との関係に比べて非常にばらつきが少なく、応力繰返し数に対して一意的な関係が有ることがわかった。したがって、疲労損傷を評価するためのパラメータとしてB_sが適していることが明らかになった。
(4)各種の応力振幅のもとで,スペックルパターンと繰返し数との関係を調べ,その間の関係式を導いた。
その関係式を用いて、測定対象の余寿命を評価する一つの方法を考案し、寿命評価を行った結果、ばらつきがあったが、ある程度の精度で推定が可能であることがわかった。
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