Development of in-situ observation method for damage accumulation process under pure cyclic Mode II loading

纯循环II型荷载损伤累积过程原位观测方法开发

基本信息

批准号：
22K03810
负责人：
濱田繁
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，純モードII繰返し負荷における損傷（転位・空孔・ボイド）蓄積過程のその場観察手法を開発する．近年開発されている高強度材では，従来の炭素鋼とは異なる組織・強化機構が用いられている．そして，経験則を用いて構築された，疲労強度予測式が適用できないケースが見受けられる．申請者は，この原因が，これらの材料の疲労き裂進展モードが，現在一般的に理解されているモードとは異なる，「損傷蓄積モード」の疲労き裂伝ぱである点にあると捉えており，各種材料でその傍証となる結果を示している．このモードのメカニズムは，負荷の繰返しによって，特殊な微視組織を原因として，局所に転位が蓄積し，ボイドの発生・成長・結合によってき裂を形成し，その後既存のき裂と結合することによって生じると考えている．そこで，損傷蓄積モードの存在とその疲労強度に及ぼす影響を明らかにし，挙動の予測ができるようにするための基礎を開発する．以上の研究目的に対して，冷間圧延によって集合組織が形成されたBCCステンレス鋼を例にとって，以下の項目を検討し，損傷蓄積過程のその場観察手法を開発している．これまで，研究計画の前半部分にあたる以下の項目を実施した．（A）SEM内純モードII両振り繰返し負荷試験によるき裂伝ぱ挙動観察（B）DICを用いた繰返し負荷時のin-situひずみ変化挙動観察．これら項目の実施によって，損傷蓄積による疲労き裂伝ぱが生じていることを，その場観察によって示すことができた．また，ひずみ変化を把握したことによって，ひずみとして現われて負荷回数に応じて発達する損傷の発達状況を把握することができた．

在本研究中，我们开发了一种纯II型循环载荷下损伤（位错、空位、空隙）累积过程的原位观测方法。近年来开发的高强度材料采用了与传统碳钢不同的显微组织和强化机制。也存在无法应用使用经验规则构建的疲劳强度预测公式的情况。申请人认为，其原因是这些材料的疲劳裂纹扩展模式是“损伤累积模式”疲劳裂纹扩展模式，这与目前普遍理解的模式不同，我们已经使用各种材料显示了证实的结果。。这种模式的机理是，由于反复加载，由于特殊的微观结构，位错局部积累，通过空隙的产生、生长和结合而形成裂纹，然后与现有的裂纹结合，我认为这是造成的。因此，我们将阐明损伤累积模式的存在及其对疲劳强度的影响，并为预测行为奠定基础。出于上述研究目的，我们正在开发一种损伤累积过程的现场观察方法，以具有冷轧形成织构的BCC不锈钢为例，对以下项目进行检查。到目前为止，我们已经实施了以下几项内容，这是研究计划的前半部分。（A）使用SEM纯模式II双面循环加载试验观察裂纹扩展行为（B）使用DIC观察循环加载过程中的原位应变变化行为。通过实施这些项目，我们能够通过现场观察证明疲劳裂纹扩展是由于损伤累积而发生的。此外，通过了解应变变化，我们能够了解以应变形式出现并根据负载数量而发展的损坏的发展状况。