2019 Fiscal Year Annual Research Report
A New Tension/Compression Fatigue Test Method under Cyclic Axial Loading for Metallic Micro-Elements
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16K05978
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
田中 拓 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (80236629)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / マイクロマシン / 金属物性 / 引張圧縮疲労 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，マイクロマシンやMEMSにおいて用いられる極微小断面を有する金属マイクロエレメントを想定し，その疲労寿命と疲労破壊特性を明らかにするために，従来行われていた曲げ疲労試験に替わり，新たに極微小断面試験片に対する引張圧縮疲労試験法を開発することを目的とした．
微小断面の金属細線に対して疲労試験を行うことができる微小疲労試験システムを構築し，圧縮応力時に座屈せず引張圧縮疲労試験を行うことができる試験片作製方法の開発に取り組んだ．
試験片はやや太めの金属線から，電解研磨加工により中央部に微小な最小断面部を設けることで作製する．まず，金属線を一端保持状態でぶら下げ，もう一端を電解研磨液に漬け，金属線を上下に動かすことで特定部分の電解研磨を促進し，微小な最小断面部を設ける手法を検討した．結果，この方法では，試験片を電解研磨装置から取り外して疲労試験機にセットする間の曲げ損傷が問題で，最小断面径が約180μm程度以上なら試験片作製が可能であったが，それ未満では困難であった．この方法で，純鉄細線で線径180～700μmに対して，細線を座屈させることなく完全両振り（応力比R = -1）の引張圧縮疲労試験を行い，S-N曲線を得ることができた．結果として，本研究の引張圧縮疲労試験で得られた応力振幅と疲労寿命の関係は，曲げ疲労試験で得られる見かけの応力振幅と疲労寿命の関係とは著しく異なっていた．また，応力比Rを-1の他に-0.1および0.1に変えて疲労試験を行い，応力比の影響を検討できた．
続いて，最小断面径180μm程度未満の試験片での疲労試験に試行錯誤で挑戦した．結果として，見た目では問題ない最小断面径50μmと30μmの試験片が作製できたが疲労試験の結果が大きくばらつき試験片精度の問題が強く疑われ，方法の改良のが必要であった．
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Research Products
(1 results)
