| 研究課題/領域番号 |
25289009
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
菅田 淳 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60162913)
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| 研究分担者 |
曙 紘之 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50447215)
加藤 昌彦 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70274115)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 接合材 / 疲労損傷機構 / 微視的観察 / 内部観察 / 疲労寿命評価 / 疲労き裂進展 / 溶接継手 / 摩擦撹拌継手 |
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| 研究実績の概要 |
本年度は接合継手として，リモートレーザー溶接継手，摩擦撹拌点接合継手の2種類を取り上げ，以下の成果を得た．
①リモートレーザー溶接継手については，破壊モードの荷重レベル依存性について焦点を当てて前年度に引き続いて研究を行った．十字引張継手を用いた試験において，疲労き裂発生位置は溶接始端であったが，高荷重レベルではその後板厚方向に貫通し，板幅方向に母材部を進展したのに対して，低レベル荷重ではき裂発生後，溶接界面に沿うように進展し，界面破断が生じた．接合面に垂直応力のみが作用するピール型試験片では，荷重レベルによらず，すべて破壊モードは界面破断であった．詳細な有限要素応力解析を行った結果として，疲労き裂先端の荷重モードが純粋にモードⅠのみでは界面破断し，モードⅠとモードⅡの混合モードになるにつれてき裂進展方向が板厚方向に変化することが明らかとなった．
②摩擦撹拌点接合継手に関しては，押し込みツールの形状が上側板に残っているものの，疲労き裂発生箇所は両板の接合面スリットの先端であることが明らかとなった．き裂発生後，スリット先端に沿う形で板厚方向へ進展，最終的に上側と下側のき裂の合体により破壊することがわかった．本年度は実働状態に近い変動荷重下の疲労機構ならびに寿命評価法について検討を行った．比較的高い予荷重が負荷されると薄板の塑性変形挙動の影響を受けて，その後の寿命延長が生じることが明らかとなった．このような挙動を含めて変動荷重下の疲労寿命評価法について検討を行った．
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| 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
リモートレーザー溶接継手，摩擦撹拌点接合継手の疲労破壊挙動に関して3次元的観察システムを構築し，疲労き裂発生・進展挙動を明らかにするともに，荷重モードの影響や変動荷重下の疲労寿命評価方法についてのある程度の知見を得ることができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度の研究成果において種々の未解明の点が残された．
①リモートレーザー溶接継手において，負荷荷重レベルにおいてき裂進展モードの遷移が起こることが明らかとなった．最終年度は純粋せん断荷重が負荷されるモードⅡ試験用治具を作成し，モード遷移について高精度の3次元的計測システムにより観察を行うとともに弾塑性解析を組み合わせることで，破壊モード変化の予測法を検討する．
②摩擦撹拌点接合継手に関しては，より実働状態に近い広範囲のランダム荷重試験を実施し，疲労寿命評価法を提案するとともに，耐損傷性の高い接合条件を明らかにすることを目的とする
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本年度末に購入予定であった，動的ひずみ計の納期が間に合わず計上できなかった．
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に動的ひずみ計を購入予定である．
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