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2012 年度 実施状況報告書

多軸変動負荷に対応した疲労強度評価モデルおよび疲労強度設計支援解析ツールの開発

研究課題

研究課題/領域番号 24560092
研究種目

基盤研究(C)

研究機関福井大学

研究代表者

伊藤 隆基  福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40242581)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
キーワード金属疲労 / 多軸負荷 / 疲労損傷 / 寿命評価
研究概要

航空機や高速鉄道車両、原子力機器などの実機を構成する部材では、繰返し荷重の応力・ひずみが多方向に複雑に変動する多軸負荷(非比例多軸負荷)を受けることが多い。しかしこのような負荷に関して、その多軸応力・ひずみ状態や損傷状態を適切に評価する手法はいまだ確立されていない。よって、本研究では、申請者が多軸疲労寿命評価モデルとして提案しているIS損傷評価手法(IS法)を繰返し変動負荷に応用するための改良・強化を行い、実機部材の応力・予測寿命などを瞬時に評価できる簡便で実用性の高い多軸疲労強度設計支援解析ツール開発を開始した。
初年度は、(1) 研究調査・データ収集 および (2) 多軸疲労試験を実施し、(1)と(2)で得られた情報およびデータの解析結果を踏まえて、繰返し負荷に適応すべく改良したIS法を組み入れた(3) 多軸疲労強度評価モデル(モデル)の基礎を構築した。
最終目標は、多軸疲労強度設計支援解析ツール(ツール)を開発し、設計、維持・管理の現場の技術者が、多軸疲労強度評価を容易且つ機械的にできるようにするための疲労強度評価・解析支援のシステムを構築することにある。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度の研究として予定していた(1) 研究調査・データ収集 および (2) 多軸疲労試験を実施し、(1)と(2)で得られた情報およびデータの解析結果を踏まえて、繰返し負荷に適応すべく改良したIS法を組み入れた(3) 多軸疲労強度評価モデル(モデル)の基礎を提示できた。そのエビデンスとして、本研究と直接関連する発表論文(学会発表および学術論文)がある。

今後の研究の推進方策

多軸疲労試験(概要の(1))は、平成24年度から予備試験的に行っているが、平成25年度からは本格実施に移行する。概要に記した(1)と同様に非比例多軸の変動負荷における疲労損傷に及ぼす材料依存性および負荷経路依存性を明らかにするために疲労試験を実施する。得られた試験結果および(1)で得た情報を総合的に評価分析して、非比例多軸の変動負荷で各種損傷パラメータを抽出し、それを反映してIS法の変動負荷対応へと繋げる。試験内容は、主に薄肉円筒試験片に軸とねじりの組合せ負荷を独立且つ任意に与えた変動負荷の試験とする。また、必要に応じて、さらに内外圧を与えた多軸疲労試験も行う。具体的な試験の実施内容は、(1)の調査、データ収集の結果を踏まえて最終的に確定する。
(3)の多軸疲労強度評価モデルの開発では、上述の(1)および(2)により非比例多軸の変動負荷にも対応したIS法に基づいたモデルを開発する。モデルの開発期間は、平成24年度~平成26年度前期とする。

次年度の研究費の使用計画

該当なし

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (5件)

  • [雑誌論文] Definition of Stress and Strain Ranges for Multiaxial Fatigue Life Evaluation under Non-Proportional Loading2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤隆基, 坂根政男, 清水祐太
    • 雑誌名

      材料(高温特集号)

      巻: 62 ページ: 117-124

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 改良9Cr-1Mo鋼の非比例多軸低サイクル疲労強度評価2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤隆基, 福元謙一, 羽木秀樹, 伊藤晃, 齋藤大地
    • 雑誌名

      材料(高温特集号)

      巻: 62 ページ: 110-116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 非比例多軸負荷における負荷経路の可視化手法および設計手法の開発2013

    • 著者名/発表者名
      中村寛, 高梨正祐, 伊藤隆基, 呉敏, 坂根政男
    • 雑誌名

      機械学会論文集(A編)

      巻: 79 ページ: 110-116

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Low Cycle Fatigue Life of Ti-6Al-4V alloy under Non-proportional Loading2012

    • 著者名/発表者名
      Min Wu, Takamoto Itoh, Yuuta Shimizu, Hiroshi Nakamura, Masahiro Takanashi
    • 雑誌名

      International Journal of Fatigue

      巻: 44 ページ: 14-20

    • 査読あり
  • [学会発表] 先進型高速炉実用化に向けた保全技術開発;2. 高温多軸疲労損傷機構の解明と損傷評価2013

    • 著者名/発表者名
      伊藤隆基,全立新,包振龍,藤原悠輝
    • 学会等名
      日本原子力学会「2013年春の年会」
    • 発表場所
      近畿大学(大阪府東大阪市)
    • 年月日
      20130326-20130328
  • [学会発表] 変動非比例負荷応力場でのTi-6Al-4Vの非比例損傷評価2012

    • 著者名/発表者名
      高梨正祐,中村寛,呉敏,伊藤隆基
    • 学会等名
      日本機械学会2012年度年次大会
    • 発表場所
      金沢大学(石川県金沢市)
    • 年月日
      20120909-20120912
  • [学会発表] 非比例多軸負荷における疲労強度評価のための応力・ひずみの可視化・解析ツールの開発

    • 著者名/発表者名
      劉淑莉, 伊藤隆基
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第50期総会・講演会
    • 発表場所
      福井大学(福井県福井市)
  • [学会発表] 周俊涛, 伊藤隆基

    • 著者名/発表者名
      F82H 鋼における非比例多軸低サイクル疲労寿命に及ぼす負荷経路およびひずみ速度の影響
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第50期総会・講演会
    • 発表場所
      福井大学(福井県福井市)
  • [学会発表] 非比例多軸負荷におけるSS400 の低サイクル疲労強度評価

    • 著者名/発表者名
      森下高弘, 伊藤隆基, 竹田憲生, 磯部展宏
    • 学会等名
      日本機械学会北陸信越支部第50期総会・講演会
    • 発表場所
      福井大学(福井県福井市)

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公開日: 2014-07-24  

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