超音波探傷法と逆解析による転がり接触荷重下の内部起点疲労き裂進展挙動の測定

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760064
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 栄 中 九州大学, 工学研究院, 助教授 (00253477)
• Keywords: 転がり接触疲労損傷 / 内部起点 / き裂進展挙動 / 連続観察 / 超音波探傷 / Delay Lineトランスデューサ / 逆解析

Research Abstract

歯車・軸受・圧延ロールなどに発生する転がり接触疲労損傷の起点には表面起点と内部起点がある.研究代表者はこれまで表面起点のき裂進展挙動の連続観察を可能にする,ステッピングモータとCCDカメラをパーソナルコンピュータで制御したシステムを構築し,数値応力解析と組合わすことにより,転がり接触荷重下の表面起点の表面損傷の発生機構を破壊力学的に明らかにすることに成功した.一方,材料の表面処理技術および潤滑技術の向上は,製鋼過程における介在物管理技術の発達により抑制されてきた内部起点の表面損傷の問題を再び浮かび上がらせる事態を招いている.研究代表者は,内部起点の表面損傷の問題についても応力解析を行い,材料内部に存在する介在物の厳しさを破壊力学的に論じてきたが,内部起点のき裂の進展挙動を連続観察する手法がなく,実際の問題と定量的に対応させることができなかった.▼したがって,以下の3つの目標のもとに本研究進めた.1.Delay Line(遅延線路)トランスデューサを用いて表面のエコーを抑えることにより,超音波を用いて表面近傍の情報をできるだけクリアに捉えるシステムを構築する.2.超音波の発振および測定をステッピングモータと同期させて,自動測定可能なシステムとする.3.このシステムから得られるエコー強さおよび反射時間から逆解析の手法を用いて,内部き裂の形状を推定する方法を確立する.▼本年度の計画では,1と2を達成する予定であったが,50MHz Delay Lineトランスデューサを用いて情報をできるだけクリアに捉える条件を割り出すことに時間がかかり,システムの構築にまで至らなかった.以下に,明らかになった測定条件を示す.1.パルス繰返し周波数2000Hz,2.有効パルスエネルギ振幅2μJ,3.ダンピング抵抗値100Ω,4.ゲイン29dB,5.トランスデューサと試験片間に潤滑油を介在させる.