超高サイクル疲労における内部起点型破壊評価手法の確立

2021 年度 審査結果の所見

• 研究課題/領域番号: 21H04529
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分18:材料力学、生産工学、設計工学およびその関連分野
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 中村 孝 北海道大学, 工学研究院, 特任教授 (30237408)
• 研究分担者: 藤村 奈央 北海道大学, 工学研究院, 助教 (40732988) ; 竹内 晃久 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (70426526) ; 上椙 真之 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主幹研究員 (20426521) ; 上杉 健太朗 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 分光推進室, 主席研究員 (80344399) ; 戸田 裕之 九州大学, 工学研究院, 教授 (70293751) ; 小熊 博幸 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, 主幹研究員 (80515122) ; 古谷 佳之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 構造材料研究拠点, グループリーダー (60354255)
• 研究期間 (年度): 2021-04-05 – 2025-03-31

研究の概要

放射光によるX線ナノ/マイクロCT技術を高度化し、内部き裂をリアルタイムで観察するためのin-situ疲労試験システムを開発する。それにより、数～数十μmの内部微小疲労き裂の発生寿命、進展速度、進展経路、開閉口挙動などを調べ、内部起点型疲労破壊のメカニズムを明らかにする。加えて、超高サイクル疲労寿命を推定する計算コードを開発する。

学術的意義、期待される成果

高強度鋼やチタン合金等の高強度金属において、１千万回程度以上の繰返し数で、材料内部を起点とするき裂の発生により、疲労強度が大幅に低下する特異現象は、実材料の疲労破壊において重要であり、学術的に推進すべき重要な研究課題である。その破壊機構を解明し、疲労強度評価法も確立することは、広く機械部品や構造材料の信頼性を向上させることにも寄与する。