三次元トポグラフィを援用した疲労損傷機構解明に基づく複合型高機能接合技術の開発

基于三维形貌阐明疲劳损伤机理的复合材料高性能连接技术开发

基本信息

批准号：
11J07239
负责人：
種子島亮太
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

実働荷重条件下における簡便な寿命評価を目的として590MPa級自動車用鋼板を母材とするスポット溶接継手の負荷荷重に基づく累積疲労損傷評価技術について前年度に検討を行ったが,同評価技術によって得られる結果は実用上の妥当性は満足するものの必ずしも高精度な評価を実現することができなかったため,スポット溶接継手の疲労き裂発生位置であるスリット先端極近傍の局所ひずみ応答に着目し,それらを評価指標とする累積疲労損傷評価技術の検討を行った.具体的には静的な負荷および除荷試験によって得られるスリット先端近傍における局所ひずみ応答を基礎とし,それらを評価指標とする疲労寿命曲線を取得した.さらに,同疲労寿命曲線における平均ひずみ効果を修正グッドマン流の補正を適用し評価することによって,スポット溶接継手の疲労寿命を統一的に整理可能であることを示した.上述の統一的疲労寿命曲線を基にランダム変動荷重条件下の疲労寿命を評価した結果,一般的な自動車産業分野で目安とされる評価範囲に収束することがわかり,今回検討した評価技術が一定の妥当性を有することが明らかとなった.しかしながら,前年度同様に今回検討した評価手法もまた必ずしも評価精度が高いと言える結果が得られなかったことから,試験体に作用する外荷重およびスリット先端近傍の局所ひずみを指標とする両評価技術に対し,Smith-Watson-Topperらが提唱する等価荷重およびひずみ振幅によって整理される疲労寿命曲線を基礎とする累積損傷評価を行った.その結果,いずれの評価方法も修正マイナー則のクライテリオンに対し非常に高い精度で疲労寿命を予測することが明らかとなり,ランダム変動荷重条件下において溶接継手の疲労寿命を簡便かつ高精度に評価するという本研究の目的の一つが達成された.

去年，我们研究了基于590MPa级汽车钢板作为母材的点焊接头的基于施加载荷的累积疲劳损伤评估技术，以在实际载荷条件下进行简单的寿命评估，但结果令人满意。由于实际有效性，不可能实现高精度的评估，因此，我们重点关注狭缝尖端附近的局部应变响应，这是点焊接头中出现疲劳裂纹的位置。我们研究了一种使用狭缝作为评估指标来评估累积疲劳损伤的技术。具体而言，我们以静态加载和卸载试验获得的狭缝尖端附近的局部应变响应为基础，并以此为评价标准来评估疲劳寿命此外，通过应用修改后的古德曼校正对同一疲劳寿命曲线应用和评估平均应变效应，我们表明可以统一组织点焊接头的疲劳寿命。根据寿命曲线评价随机变动载荷条件下的疲劳寿命，结果发现疲劳寿命收敛于一般汽车工业领域中被视为基准的评价范围，并且评价技术对此进行了研究。然而，与去年一样，这次研究的评估方法不一定能提供可以说具有高评估精度的结果，因此作用在试件上的外部载荷和狭缝附近的局部应变提示是两个评估都使用对于该技术，我们根据Smith-Watson-Topper等人提出的由等效载荷和应变幅组织的疲劳寿命曲线进行累积损伤评估，结果两种评估方法都满足修正Minor定律的标准。已经清楚的是，疲劳寿命可以非常高精度地预测，并且本研究的目标之一，即简单而准确地评估随机波动载荷条件下焊接接头的疲劳寿命已经实现。