弾性表面凹凸に基づく変形および破壊のクリティカル・ポイントの予測

基于弹性表面粗糙度的变形和失效临界点预测

基本信息

批准号：
20656021
负责人：
多田直哉
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,金属材料に力学的弾性負荷を与え,その状態で表面凹凸の観察,測定を実施するとともに,同材料にさらに大きな力学的負荷を与えることで,塑性変形や局所破壊を生じさせ,それらと弾性表面凹凸との対応について検討した一また,弾性表面凹凸から材料表面上で局所変形や破壊が開始する箇所を予測するための基礎的検討を実施した.本年度に得られた主な成果を以下に示す.・前年度に実施した予備的実験を基に,表面を電解研磨等により平滑化した純チタン直方体試験片の圧縮中断試験を実施し,その表面をデジタルホログラフィック顕微鏡(以下DHM)で観察した.その結果,平滑化した試験片であっても,その表面に存在するナノオーダーの凹凸により,変形前後における同一場所の同定が可能であるとともに,その凹凸の度合いが圧縮負荷とともに増加していることが明らかとなった.'・局所塑性変形の開始を示すすべり線の発生およびその方向を,材料表面凹凸の方向性を示すパラメータで定量化することが可能であった.・圧縮負荷に伴う高度分布の方向性パラメータの変化から局所塑性変形の開始を予測できる可能性が示された.・純チタン試験片の引張試験を実施し,圧縮試験と同様にDHMで表面高度測定を実施した.その結果,圧縮試験と同様にナノオーダーの凹凸から材料表面上での位置同定が可能であり,また,局所塑性変形が観察された.

在这项研究中，将机械弹性载荷施加到金属材料上，并在该状态下观察并测量表面不平等，并将较大的机械负荷施加到材料上，从而导致塑性变形和局部裂缝，并研究了这些机械载荷和弹性不相应性之间的对应关系。此外，进行了一项基础研究，以预测弹性不平衡的材料表面上的局部变形和断裂。今年获得的主要结果如下。基于上一年在上一年进行的初步实验，在纯钛矩形平行的样品上进行了压缩中断测试，并通过电抛光等通过平滑表面进行，并使用数字全息显微镜观察表面（后来称为DHM）。结果，即使对于平滑的样品，表面上存在的纳米级不均匀度允许识别变形前后的相同位置，而不平衡程度随着压缩载荷而增加。可以通过压缩载荷引起的高分布的方向参数的变化来预测变形。在纯钛样本上进行了拉伸测试，并以与压缩测试相同的方式使用DHM进行表面高度测量。结果，就像压缩测试一样，可以从纳米级的不平坦度中识别出材料表面的位置，并且观察到局部塑性变形。