| 研究概要 |
実際の機械や構造物には構造上避けることのできない穴,段,溝などの形状不連続部が存在する.負荷応力のもとでこれらの形状不連続部には応力集中により大きな応力,ひずみが発生し,このため疲労破壊のほとんどがこの形状不連続部より発生する.このような切欠材の疲労き裂発生寿命については平滑材のそれと同様のひずみ損傷累積過程が関与していると考えられる.そこで切欠底の正確なひずみ評価が必要となるが,精度の良いひずみ実測法はない.これに対して,レーザースペックルゲージひずみ計測法やデジタル画像相関法では小さな標点で計測が可能であるので切欠底の弾塑性ひずみの計測には有力な手法と考えられる.本年度はまず非接触で高精度の微小ひずみ計測が可能であるレーザースペックルゲージひずみ計測法を用いて切欠底の正確なひずみを計測するとともに,計測値に基づき切欠材の切欠底局所ひずみ挙動とき裂発生寿命ならびに切欠底ひずみの簡便推定法であるNeuber則の成立条件を明らかにした.
まず種々の応力集中率を有する炭素鋼SPCCの応力集中部における局所ひずみを計測することにより,疲労き裂発生までの切欠底ひずみ挙動を正確に把握した.実験結果より常温下における炭素鋼SPCCでは応力繰返しにともない全ひずみが増加する加工硬化挙動を見いだした.またこの傾向は応力集中率が小さいほど顕著となることがわかった.次いで切欠底の全ひずみ量や塑性ひずみ量と疲労き裂発生寿命の関係を明らかにした.疲労き裂の寿命発生は切欠底のひずみ値に支配される,すなわち切欠底全ひずみ幅あるいは塑性ひずみ幅を正確に評価できれば切欠材の疲労き裂発生寿命を予測することが可能であることが明らかになった.
最後に切欠底ひずみの推定に広く用いられているNeuber則の成立条件について計測した切欠底ひずみをもとに検討を行った.Neuber則による推定値は応力集中率が小さく負荷応力が高い場合にはほぼ成立するが,このような成立条件は材料の違いによって異なっていることを明らかにした.
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