| 研究課題/領域番号 |
26289338
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
勝田 順一 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (20161078)
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| 研究分担者 |
森山 雅雄 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (00240911)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 疲労亀裂 / 亀裂伝播 / 伸び性能 / 結晶組織 / 屈曲伝播 / 遅延伝播 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は，高張力鋼板の疲労亀裂伝播性能を向上させるために，鋼材の伸び性能に注目して行っている研究である。
平成26年度には，市販の強度の異なる鋼板の疲労亀裂伝播試験を行い，亀裂伝播性能を調査した。さらに，破断伸び性能に着目した伝播性能評価の方法を検討するために，繰返し圧縮・引張り試験を実施して，各鋼板の破断伸びを算出した。
平成27年度には，前年度求めた繰返し圧縮・引張り試験結果から決定した破断限界を用いた数値シミュレーションを行い，ほぼ疲労亀裂伝播試験結果と同等の結果を得た。さらに，これらの結果より，同じ化学成分を有する780MPa程度の高張力鋼板で，かつ伸び性能の異なる鋼材を作製し，次年度に備えた。
平成28年度には，前年度作成した同じ化学成分を有する780MPa程度の高張力鋼板で，かつ伸び性能の異なる鋼材を用いて，疲労亀裂伝播試験を行った。その結果，同じ応力範囲を付与した試験において，伸び性能が優れた鋼板のほうが50％程度疲労亀裂伝播寿命が長くなることが明らかとなった。さらに，それぞれの降伏応力に対する付与した応力範囲が同じ試験においても，伸び性能が良い鋼板のほうが20％～30％程度亀裂伝播寿命が長くなり，疲労亀裂伝播速度が遅くなることが明らかとなった。次に，次年度に向けて，別の製造方法による伸び性能の異なる鋼板や，付与応力方向に対して疲労亀裂が微小に屈曲して伝播するような鋼板の製作を依頼し，製造の検討に入ってもらった。
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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
本研究は，鋼構造物に適用すると，重量軽減，性能向上を図ることができるものの，疲労亀裂伝播性能が向上しない高張力鋼の疲労亀裂伝播性能を，2つの視点から向上させることを目的としたものである。検討対象とした鋼材の特性は，一つは，強度が高いにもかかわらず，破断伸びを確保した鋼材，また疲労亀裂を屈曲伝播させることによって疲労亀裂伝播寿命を確保した鋼材である。
現在の時点までに，伸び性能を確保した鋼板において，疲労亀裂伝播寿命が荷重条件によって，同じ応力範囲を付与した試験では，伸び性能が優れた鋼板のほうが50％程度疲労亀裂伝播寿命が長くなることが，さらに，それぞれの降伏応力に対する付与した応力範囲が同じ試験では，伸び性能が良い鋼板のほうが20％～30％程度亀裂伝播寿命が長くなり，疲労亀裂伝播速度が遅くなることが明らかとなり，向上することを確認した。さらに，市販の鋼材における破断伸びを亀裂伝播限界とした数値シミュレーション結果も，疲労亀裂伝播試験の結果と同等な結果が得られた。
しかし，特別に破断伸びを向上させた高張力鋼板の数値シミュレーションが終了しておらず，疲労亀裂が微小に屈曲伝播させることによって疲労亀裂伝播寿命を向上させようとする鋼材については，鋼材を作成中であり，疲労亀裂伝播試験が実施できていない。これらは，平成29年度に実施予定であり，進捗状況を「（2）のおおむね順調に進展している」と評価した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は，昨年度実施した，同じ化学成分を有する780MPa程度の高張力鋼板で，かつ伸び性能の異なる鋼材での疲労亀裂伝播試験結果と，提案している破断伸び限界を用いた数値シミュレーション結果の比較を行う。また，別の製造方法で製作中である伸び性能の異なる2種類の鋼板の疲労亀裂伝播試験と繰返し圧縮・引張り試験による破断伸び性能を把握する試験を行う予定である。この鋼材の伸び性能を用いた数値シミュレーションも実施予定である。さらに，疲労亀裂が屈曲しながら伝播する鋼材の疲労亀裂伝播試験を行う。この試験における亀裂先端における3次元の屈曲の状況を調査し，亀裂先端の力学的環境を調査し，亀裂伝播が減速するか否か，検証する。その場合には，3次元的な組織形状を考慮して原因について考察する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新しい鋼材を製作してもらう企業の都合，打ち合わせの結果により，年度内に鋼材が完成せず，次年度に繰り越して鋼材完成後に購入することとなったために，次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に製作依頼した鋼材が完成するため，その時点で次年度使用額が生じた費用を使用して新しい構想の下製作した鋼材を入手して，試験片製作，疲労亀裂伝播試験の実施を行う。
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