| 研究課題/領域番号 |
18560089
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| 研究機関 | 福井工業大学 |
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研究代表者 |
城野 政弘 福井工業大学, 工学部, 教授 (20029094)
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| 研究分担者 |
羽木 秀樹 福井工業大学, 工学部, 教授 (40117213)
菅田 淳 広島大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60162913)
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| キーワード | 機械材料・機械力学 / 疲労 / 変動荷重 / 超長寿命域 / 高硬度鋼 / 内部疲労き裂 / 疲労き裂進展 |
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| 研究概要 |
本研究で試作した自動荷重変動装置を援用し、SNCM439鋼を用いて、通常の疲労寿命範囲(表面起点型破壊で、10^4〜10^5サイクル)となる1300MPaと1200MPaを高レベル応力とし、低レベル応力を超長寿命域(主として内部起点型破壊で寿命は10^8サイクル)となる1000MPaとした2段変動荷重試験を行い、荷重変動による疲労損傷の累積とともに破壊機構の遷移の有無を検討した。低→高2段荷重変動試験や一次応力を1200MPaと低くした高→低2段荷重変動試験では、一次応力の影響はほとんどなく、寿命は二次応力のみで決まるようであった。一方、1300MPa→1000MPaの高低2段荷重変動試験では、一次応力での損傷が0.2を超えると、二次応力での寿命は短くなり、高レベル荷重で生じたき裂が、通常の疲労限度以下の低レベル応力でも進展し続けるようで、2重S-N曲線を基準とした累積疲労損傷は小さくなる。2段繰返し変動荷重試験では、1ブロックの長さを高低それぞれ1分、1000分(繰返し数でそれぞれ3.15×10^3、3.15×10^6サイクル)とした長周期変動荷重試験では、累積損傷値はほぼ1となり、線形累積損傷則が成り立つようであるが、30秒、500分と半分にした短い周期では累積損傷値は0.5以下となり、荷重変動の影響が見られ、寿命を短くするようである。なお破断は全て表面起点型となり、試験した範囲では、高レベル荷重で生じたき裂の進展が寿命を決めているようであった。一方、 SNCM435材の高速軸荷重疲労試験では、全てfish-eyeを形成して内部から破断したが、ビーチマークから計測されたき裂進展速度には荷重変動の影響は現れないようであり、内部き裂進展に対しては線形則が成り立つことがわかった。
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