2005 Fiscal Year Annual Research Report
内部疲労き裂発生・進展機構の解明と超長寿命疲労信頼性設計法の確立
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15560065
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
塩澤 和章 富山大学, 工学部, 教授 (90019216)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西野 精一 富山大学, 工学部, 助教授 (00218174)
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| Keywords | 超長寿命疲労 / 内部き裂発 / き裂進展 / コンピュータ・シミュレーション / 介在物 / 炭化物 / 高強度鋼 / 応力比 |
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| Research Abstract |
高強度鋼の長寿命域の疲労破壊で認められる非金属介在物を起点とする内部破壊において,介在物近傍に形成される凹凸の大きい領域(研究者らはGBF ; Granular Bright Facetと命名)は疲労破壊を支配する重要な因子であることを指摘し,この形成機構として「微細炭化物の離散はく離説」を提案した.これは疲労過程中に介在物周囲の微細炭化物がはく離して微小き裂を形成し,その後これらの微小き裂が進展・合体してGBF領域を形成するとするものである.この説は回転曲げ疲労試験結果を基に提案したものであるが,本研究では新たに開発・導入した4連式軸荷重疲労試験機を用いて実験的検討を行い,以下の研究成果を得た.
1.高炭素クロム軸受鋼JIS SUJ2の軸荷重疲労試験の結果,高応力振幅・短寿命域における表面き裂発生型疲労破壊から低応力振幅・長寿命域における内部き裂発生型疲労破壊への遷移が認められた.しかし,これらの遷移は回転曲げ疲労試験とは異なって連続的であった.
2.上記の遷移は応力比R=-1,0,0.5のいずれにおいても観察され,また,100万回以上の長寿命域の疲労破面にはGBF領域が観察された.
3.破面の三次元トポグラフィー情報を用いたコンピュータ・シミュレーション(FRASTA法)を行った結果,軸荷重疲労試験においても「微細炭化物の離散はく離説」が成立つことを確認した.
4.GBF領域の粗さ(凹凸)は負荷応力比Rの依存性を示し,Rが大きいほど粗さは低下し凹凸の間隔は広くなる.また,粗さは応力拡大係数の大小に依存することが明らかとなった.
5.疲労破壊モードは表面き裂発生型,GBF領域を形成しない内部き裂発生型,およびGBF領域を形成する内部き裂発生型の3種類に分類されることを示し,これらの遷移は試験片表面の圧縮残留応力に依存することを明らかにした.
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Research Products
(6 results)
