有限要素法を用いた粒子分散型複合材料のころがり疲労特性の解明

2011 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22760067
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 神田 康行 琉球大学, 工学部, 助教 (10468069)
• Keywords: 計算力学 / 機械材料・材料力学 / 複合材料・物性 / トライボロジー

Research Abstract

本研究は,放電プラズマ焼結法より作製したアルミニウム合金を母材,産業廃棄物であるアルミサッシの表面処理の段階で発生するアルマイトスラッジに熱処理を施しαアルミナに結晶構造を変化させたαアルミナスラッジ(以降,スラッジ)を第二相とした粒子分散型複合材料のころがり摩耗試験結果を元にして,有限要素法よりヘルツ接触圧力下における弾性応力解析などを行うことで,粒子分散型複合材料のころがり疲労特性を解明することを目的している.
本年度は,複合材料のころがり疲労特性の検討として,一つのローラーには母材のみ,もう一つのローラーには複合材料を用いるという異種材料の組合せにおけるころがり摩耗試験を行った.ころがり摩耗試験の結果,同種材料と異種材料の組み合わせでは異なった摩耗特性を示すことが明らかになった.そこで,本実験結果の妥当性を検討するために,昨年度に作成した有限要素法プログラムに異種材料の組み合わせにおけるころがり摩耗試験時の力学的挙動を計算するためのプログラムを追加した.さらに,ころがり摩耗試験に使用した試験片を精度良く有限要素法でモデル化するために,要素分割プログラムの改良作業も行った.そして,本年度に改良した有限要素法プログラムより,異種材料の組み合わせにおけるころがり摩耗試験時の弾性応力解析を実施した.実験結果と数値計算結果の比較より,同種材料と異種材料ではき裂の発生状況が異なることが明らかになった.