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

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H00913
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: 2140:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, and related fields
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Chiba Masaki 東北大学, 多元物質科学研究所, 技術一般職員
• Project Period (FY): 2020-04-01 –
• Keywords: 応力測定 / X線回折

Outline of Final Research Achievements

本研究では試料の傾斜、1軸方向へのステージ移動により、ねじり・引張応力の印加が可能な治具を製作した。ステンレス鋼圧延板を切出した試料に、治具で応力を印加した。可搬・非破壊・短時間で応力測定可能な手法であるcosα法により、in situで試料の応力実測を行った。

ねじり応力印加により、試料短手方向の引張の主応力が表れた。引張応力印加により、試料の最大主応力が引張方向へ増大・回転した。試料は最大主応力が約1600 MPaで破断した。ねじり・引張応力を同時印加した場合、引張応力のみの場合と比較して、半分のひずみ量で破断した。本研究により、可搬な応力測定装置を利用し、各種応力状態の違いを評価できた。

Free Research Field

金属材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Fe基合金は、ねじり応力等の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、安全性評価のために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。本研究はねじり・引張応力を複合的に印加可能な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った。本研究により、ねじり・引張応力が複合的に印加された応力状態の評価を、可搬・非破壊で実測することができた。この手法を応用することで、産業界で求められているin situの応力測定技術の進展に寄与できると考えられる。