Quantitative analysis fatigue fracture surfaces under Mode II and III and its application to tribology problems

模式II和模式III下疲劳断口的定量分析及其在摩擦学问题中的应用

• 批准号: 11450047
• 负责人: MURAKAMI Yukitaka
• 金额: $ 8.7万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11450047/
• 关键词: Mode II fatigue crack growth; Very hard steel; Stress intensity factor; Mode II threshold stress intensity factor range; Tribology; Fractography; Friction; 【square root】area parameter model; 高強度網; モードII型き裂展下限界値; モードII型疲労き裂; モードIII型疲労き裂; ΔK_<II

Mode II fatigue crack growth rate and Mode II threshold stress intensity factor range for the various materials were measured by using the newly developed testing system designed by head investigator.The crack in spalling failure of steel making backup rolls : BUR propagates mostly in Mode II. The Mode II fatigue crack fracture surface morphology of the specimen was very similar to that of an actual BUR. The crack growth behavior of the fractured BUR was investigated based on fracture mechanics by using the laboratory test data of Δ K_<II^<th>> for the BUR. The analysis showed the guideline to prevent the spalling of the BUR in designing process.The fatigue crack growth behavior under mode II and III loadings was studied on a 0.47 % carbon steel. Change in microstructure occurred at the crack tip in the process of crack growth both in mode II and III shear cracks. It is presumed that the crack growth mechanism of the mode II and that of the mode III are essentially the same.

利用首席研究员设计的新开发的测试系统测量了各种材料的II型疲劳裂纹扩展速率和II型阈值应力强度因子范围。炼钢支撑辊剥落失效中的裂纹：BUR主要以II型扩展。试件的II型疲劳裂纹断口形貌与实际BUR非常相似，利用实验室试验数据ΔK_<II^<th>，基于断裂力学研究了断裂BUR的裂纹扩展行为。 > 对于 BUR。分析为设计过程中防止BUR剥落提供了指导。对0.47%碳钢在裂纹扩展过程中裂纹尖端发生的微观结构变化进行了II型和III型载荷下的疲劳裂纹扩展行为研究。在II型和III型剪切裂纹中，推测II型和III型的裂纹扩展机制本质上是相同的。

项目成果

福島良博,村上敬宜: "軸受鋼のねじり疲労におけるき裂の発生と伝ぱ"日本機械学会2000年度年次大会講演論文集. III. 71-72 (2000)

Yoshihiro Fukushima、Takayoshi Murakami：“轴承钢扭转疲劳过程中的裂纹萌生和扩展”日本机械工程师学会 2000 年年会论文集 71-72 (2000)。

村上敬宜,棗浩志: "モードII負荷を受ける三次元き裂のCorner Point Singularity"日本機械学会論文集(A編). 66・652. 2211-2217 (2000)

Takayoshi Murakami、Hiroshi Natsume：“II 型载荷下三维裂纹的角点奇异性”日本机械工程师学会会议记录（编辑 A）2211-2217（2000 年）。

村上 敬宜: "ModeII疲労き裂進展限界値ΔK_<IIth>の測定"材料. (投稿中).

Takayoshi Murakami：“II型疲劳裂纹扩展极限值ΔK_<IIth>的测量”材料（目前正在提交）。

Yukitaka MURAKAMI: "Torsional Fatigue of Specimens Containing an Initial Small Crack Introduced by Tension Compression Fatigue : Effects of Shear Mean Stress and Tensile or Compressive Mean Stress"

Yukitaka MURAKAMI：“包含由拉伸压缩疲劳引入的初始小裂纹的样品的扭转疲劳：剪切平均应力和拉伸或压缩平均应力的影响”

村上 敬宜: "ねじり疲労強度に及ぼす引張り圧縮疲労試験により導入した微小予き裂の影響"日本機械学会論文集. (投稿中).

Takayoshi Murakami：“拉压疲劳试验引入的微小预裂纹对扭转疲劳强度的影响”，日本机械工程师学会会刊（进行中）。