2020 Fiscal Year Annual Research Report
ねじりを主体とした複合的応力印加が可能な新規治具開発と、高精度応力測定技術の構築
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20H00913
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
千葉 雅樹 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術一般職員
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 –
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| Keywords | 応力測定 / X線回折 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究目的】
Fe基合金はネジ・バネ・大規模建造物等に利用されており、ねじり応力を主体とした複合的な応力存在下で利用されている。ねじり応力は力学的特性の発現や破壊メカニズムに大きな影響を与えており、正しく評価することが必要である。しかし、ねじり応力印加時(in situ)での応力測定の研究報告は少ない。本研究ではねじり応力と引張応力を複合的に印加できる応力印加治具を製作し、外部応力存在下でX線応力測定を行い、実験結果の評価を行うことを目的とした。
【実験方法】
任意の角度への試料の傾斜、1軸方向へのステージ移動により、ねじり・引張応力を同時に印加できる応力印加治具を製作した。試料は、ステンレス鋼の圧延板をゲージ部サイズが20mm(L)×3mm(W)となるように切り出した。本研究では、cosα法により応力測定を行った。試料にX線を照射した時に現れる、デバイリングと呼ばれる回折線をX線検出器で検出し、無ひずみ時の回折線と比較することにより応力値を算定した。本研究では試料長手方向に引張応力、引張方向を軸とするねじり応力を印加し、in situで応力測定を行った。得られた残留応力値に数学的処理を施し、主応力の大きさ(楕円体の軸長)と方向(楕円体の軸の向き)を表す応力楕円を作成し、応力印加時での変化を解析した。
【実験結果】
ねじり応力印加により、試料短手方向への引張の主応力(94 MPa)が表れた。引張応力の印加により、試料の最大主応力が引張方向に増大し、最大主応力の方向が引張方向へ回転した。破断時の最大主応力は約1700 MPaであった。ねじり・引張応力を同時に印加した試料は、引張応力のみ印加した試料と比較して、破断までのひずみ量が約1/2と小さくなった。本研究により持ち運びが可能な応力測定装置を利用して、in situで試料の応力実測ができ、各種応力状態の違いを評価することができた。
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