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本研究で完成を目指すプロトタイプシステムは、結晶塑性FE解析技術に基づく疲労発生規準を導入することで、疲労き裂の発生から進展までの疲労寿命評価を目指すものであり、ものづくりの基幹技術である設計の高度化に直結すると共に、既存インフラの延命対策の合理的策定に大いに寄与する先進的な研究である。また、近年発展が著しい有限要素変形解析においても、「降伏応力以下の作用応力に対する材料応答は弾性的である」と仮定する従来型の弾塑性構成式を採用する限り、巨視的弾性繰返し応力下の疲労現象は全く予測できなかったが、提案モデルを導入することにより、それが可能になるなど、材料・構造力学分野の新しい展開も期待される。
当初の研究目的である、巨視的弾性繰返し応力下の疲労挙動の計測および繰返し弾塑性構成式の構築に対して、溶接構造用鋼を対象に、降伏点以下の巨視的弾性繰返し応力下における各種境界条件のもと繰返し軟化挙動を計測し各種特性を評価した。また、従来モデルの拡張により適用範囲の拡大を行った。さらに、材料に蓄積される塑性仕事と疲労き裂発生時期の相関に注目して実験データを取得した。合わせて疲労挙動を予測できる繰返し結晶塑性モデルの開発を進めた。さらに、結晶塑性FE解析に基づく疲労き裂発生規準の確立を目的として、微視的なダメージ累積に関して考察を深めた。
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