| 研究課題/領域番号 |
26289338
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| 研究機関 | 愛媛大学 |
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研究代表者 |
勝田 順一 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 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 – 2020-03-31
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| キーワード | 疲労亀裂伝播 / 屈曲伝播 / 結晶組織 / 三次元形状 / 遅延伝播 |
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| 研究実績の概要 |
本申請研究では，発生した疲労亀裂の進展を遅延させるために，硬質の結晶組織の3次元形状に着目し，疲労亀裂を３次元的に屈曲させることを目的とした。
試験材料は２種類で，同じスラブ材を用いて，1250℃で３時間保持後炉冷し，900℃で30分保持後炉冷して，硬質結晶組織寸法を小さくした（900R材と呼ぶ）。また，スラブ材を1250℃で３時間保持後炉冷して硬質結晶組織寸法を大きくした（1250R材と呼ぶ）。
疲労亀裂伝播試験は基準寸法を150㎜，板厚10㎜のCT型試験片とし，背面に貼付したひずみゲージと荷重によるコンプライアンス法で亀裂長さを算出した。載荷荷重範囲は，降伏応力が異なる試験材料において，同じ荷重範囲を付加した場合とそれぞれの対降伏応力比を同じとした荷重範囲を付加した場合について実施した。試験の結果，伝播寿命は，同じ荷重範囲を付加した場合には，硬質結晶組織が大きな1250R鋼のほうが18％寿命が長くなった。また，それぞれの対降伏応力比を同じにした荷重範囲を付加した場合には，硬質結晶組織が大きな1250R鋼のほうが233％寿命が長くなった。
試験後，試験片の疲労亀裂周辺を切り出し，8種類の粒度の異なる耐水性研磨紙を用いて同じ回数研磨，エッチングして，2次元の結晶組織を撮影した。このサイクルを50回繰り返して，これらの2次元画像を重ね合わせて，それぞれの試験鋼材の結晶組織と疲労亀裂の関係を調査した。
その結果，硬質結晶組織が3次元的にそれほど大きくない900R鋼では，疲労亀裂は大きな屈曲はなく，ほぼ荷重直角方向に進展していること，硬質結晶組織が3次元的に大きな1250R鋼では，疲労亀裂が大きく3次元的に屈曲しながら伝播していることが明らかになった。このことより，疲労亀裂は，硬質結晶組織によって直進することを阻止されて屈曲したために亀裂の伝播寿命が長くなったものと考えられる。
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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
平成26年度には，市販の各種構造用鋼板について，疲労亀裂伝播試験と圧縮・引張り塑性変形を繰返し付与する試験を行い，伝播特性の把握と疲労亀裂先端の 破断限界を求めた。平成27年度には，疲労亀裂先端の破断限界を用いて，数値シミュレーションを行い，伝播試験した各種強度を有する鋼板の伝播試験結果と同等の伝播寿命を得ることができた。
平成28年度には，同化学成分で780MPa程度の強度を有し，さらに破断伸び性能を変化させた鋼材4種の疲労亀裂伝播性能を把握した。また，これらの鋼材の伝播特性の把握と疲労亀裂先端の破断限界を求めた。平成29年度には，600MPa級の高張力鋼板で，伸び性能に優れた鋼板と伸び性能が劣る鋼板を試作し，疲労亀裂伝播性 能の把握と疲労亀裂先端の破断限界を求めた。また，疲労亀裂を三次元に屈曲させて伝播寿命を延長させる研究のための鋼板を試作し，一部の試験片を製作した。さらに，疲労亀裂伝播試験のためのＣＴ型試験片を用いて，伝播する疲労亀裂の動画を撮影し，その動画をＰＩＶ法で画像処理することにより，疲労亀裂先 端の開閉口挙動による塑性域の形成状況を明らかにすることができた。
平成30年度は，疲労亀裂伝播試験における同じ荷重範囲の場合，それぞれ対降伏応力比を同じとした荷重範囲の場合の試験は終了している。試験片の疲労亀裂周辺を切り出して疲労亀裂と結晶組織の３次元形状の関係については，データは取得できている。
本年度，申請者の所属先が変更になり，引っ越しや旧所属先での業務引継ぎのために成果を公表することができなかった（講演論文は一部公表済み）ために，研究はおおむね順調に進展していると判断できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
延長申請した平成31年度（令和頑年度）は，今までに試験を終えたデータを用いて，論文投稿をする予定である。本申請研究は，最終年であったためが，申請者の所属先が変更になったため，最後の仕上げができなかった。そこで，1年間研究期間を延長申請して，査読付き論文投稿を目指すこととした。
投稿先は，日本船舶海洋工学会論文集，または溶接学会論文集を考えている。
現在，すでに執筆中であり，早々に仕上げて投稿する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
申請者の所属変更により，引っ越し，業務引継ぎにより，予定していた成果の公表ができなかったことによる。
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