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.

在上一年，我们根据由590MPA级汽车钢板制成的点焊接接头的负载来研究累积疲劳损伤评估技术，尽管从评估技术获得的结果对实际有效性满足，但并非总是有可能获得高度精确的评估。因此，我们专注于狭缝尖端附近的局部应变响应，这是点焊接接头的疲劳裂纹启动位置。我们根据疲劳寿命曲线的评估指数研究了累积疲劳损伤评估技术，该指数基于静态应变响应在通过静态负载和卸载测试获得的缝隙尖端附近的局部应变响应，并使用这些评估指数获得了疲劳寿命曲线。此外，我们表明，通过应用和评估对疲劳寿命曲线的平均应变效应，我们可以统一点焊接接头的疲劳寿命。根据寿命曲线评估了随机可变载荷条件下的疲劳寿命，发现评估范围已收敛到评估范围，这被认为是通用汽车行业的指南，并且揭示了这次研究的评估技术具有一定程度的有效性。但是，这段时间的评估方法（如上一年）不一定提供高评估准确性，因此两种评估都使用在样本上作用的外部负载和狭缝尖端附近的局部应变作为指数进行评估。该技术基于由Smith-Watson-Topper等人提出的等效载荷和应变幅度所排列的疲劳生命曲线，并进行了累积损害评估。结果，据揭示了两种评估方法在修改后的次要规则标准中以非常高的准确性来预测疲劳寿命，并且在随机可变载荷条件下以简单且高度准确的方式评估了这项研究的目标之一，以评估焊接关节的疲劳寿命。