Elucidation of fatigue mechanism by AE analysis based on observation data

基于观测数据的AE分析阐明疲劳机理

• 批准号: 21H01648
• 负责人: 白岩 隆行
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01648/
• 关键词: アコースティック・エミッション; 疲労; ベイズ推定; 非破壊評価; 構造物ヘルスモニタリング; AE（アコースティック・エミッション）; き裂進展; 弾性波; 非破壊; 疲労き裂発生; チタン合金; マグネシウム合金

2022年度は、前年度までに検討してきたAE計測系を用いて、Ti合金の疲労試験やDwell疲労試験中のAE信号の取得を進めた。また前年度までに検討してきたAE記述子を用いて、き裂発生・進展挙動の解析を進めた。具体的には、レプリカ交換マルコフ連鎖モンテカルロ（RE-MCMC）法において確率的複雑さが最小であったモデルに、選択されたAE記述子の測定データを代入することで、き裂発生数、き裂発生寿命、き裂進展速度、き裂進展ステージの変化点を得た。またAE信号と同時に荷重のデータを取得することで、AE発生源についての考察を行った。特にAE発生時の荷重によって、き裂開閉口を考慮したモデルを組み込むことを検討した。またデータ同化手法を用いて、AE信号とき裂進展速度を関連付けるモデルをリアルタイムに更新しながら、高精度に将来の疲労き裂進展を予測する手法を検討した。検討した結果は、国内外の学会やワークショップで発表した。またAE発生とともに起きた現象を理解するために、ナノ～マイクロメートルスケールのひずみ計測を行った。Ti合金に金薄膜を形成したあとにリモデリングと呼ばれる手法でナノスケールのパターンを表面に形成した。これを疲労試験前、試験中、試験後にSEMで高解像度（解像度：数nm）で観察し、Ncorrというオープンソースソフトウェアを用いてデジタル画像相関解析を行った。結果として、Ti-64合金多結晶体の各結晶粒で発生するすべり線や疲労き裂を多数自動計測することが可能となった。この計測・解析手法は、疲労の問題のみならず、金属材料の様々な変形破壊の解析に有効であると考えられる。この提案手法は論文発表した。

In 2022, までに検 and the previous year, までに検 discussed the <s:1> て た た た たAE measurement system を use を て て, and the <s:1> AE signal <s:1> in the Ti alloy <s:1> fatigue test やDwell fatigue test を achieved を progress めた. Beg し ま た before annual ま で に 検 て き た AE account son を with い て, born き crack 発 progress 挙 dynamic analytical を の into め た. Specific に は, レ プ リ カ exchange マ ル コ フ chain モ ン テ カ ル ロ method (RE - MCMC) に お い て probabilistic complex 雑 さ が minimum で あ っ た モ デ ル に, sentaku さ れ た determination of AE account son の デ ー タ を substitution す る こ と で, き crack 発 birth number, き crack 発 born life, き crack progress speed, き crack progress ス テ ー ジ の た を variations change point. と ま た AE signal at the same time に load の デ ー タ を obtain す る こ と で, AE 発 students に つ い て の line inspection を っ た. At the time of the occurrence of にAE, the <s:1> load によって and the <s:1> crack closure を consider the <s:1> たモデ and を を groups み込む and とを検 とを検 to discuss the た. ま た デ ー タ assimilation technique を with い て, AE signal と き crack progress speed を masato even pay け る モ デ ル を リ ア ル タ イ ム に update し な が ら, high-precision に future の exhausted 労 き crack progress を be す る gimmick を beg し 検 た. Youdaoplaceholder0 discuss the results of た, 検, domestic and foreign <s:1> societies やワ やワ ショップで ショップで ショップで issue reports た た. Since born ま た AE 発 と と も に き た phenomenon を understand す る た め に, ナ ノ ~ マ イ ク ロ メ ー ト ル ス ケ ー ル の ひ ず み measuring line を っ た. Ti alloy を に gold film forming し た あ と に リ モ デ リ ン グ と shout ば れ る gimmick で ナ ノ ス ケ ー ル の パ タ ー ン を に formation on the surface of し た. こ れ を exhausted 労 test before and after the test, test に SEM で higher resolution (resolution: several nm) で 観 し, Ncorr と い う オ ー プ ン ソ ー ス ソ フ ト ウ ェ ア を with い て デ ジ タ ル portrait photograph masato parsing line を っ た. Results と し て, Ti - 64 alloy crystals の many crystals で 発 raw す る す べ り line や exhausted 労 き crack を most automatic measuring す る こ と が may と な っ た. こ の metering parsing technique は, exhausted 労 の problem の み な ら ず, metal materials の others 々 な - shaped broken 壊 の parsing に have sharper で あ る と exam え ら れ る. The proposal technique of た the paper shows that た.

项目成果

AE法と数値解析による 疲労破壊機構の解明

使用AE方法和数值分析阐明疲劳断裂机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Kiyoaki T. Suzuki;白岩 隆行
• 通讯作者: 白岩 隆行

Automated slip system identification and strain analysis framework using high-resolution digital image correlation data: Application to a bimodal Ti-6Al-4V alloy

使用高分辨率数字图像相关数据的自动滑移系统识别和应变分析框架：在双峰 Ti-6Al-4V 合金中的应用

• DOI: 10.1016/j.ijplas.2023.103618
• 发表时间: 2023
• 期刊: International Journal of Plasticity
• 影响因子: 9.8
• 作者: Hu Haoyu;Briffod Fabien;Shiraiwa Takayuki;Enoki Manabu
• 通讯作者: Enoki Manabu

AE信号のデータ同化によるTi合金の疲労き裂進展予測

通过 AE 信号的数据同化预测钛合金中的疲劳裂纹扩展

• 发表时间: 2022
• 作者: 久保文奈;田中克弥;柿部剛史;松田聡; 岸肇;網野 京勢,Fabien Briffod,白岩 隆行,榎 学
• 通讯作者: 網野 京勢,Fabien Briffod,白岩 隆行,榎 学

Ti-6Al-4V合金の疲労寿命に及ぼす熱機械的処理の影響

形变热处理对Ti-6Al-4V合金疲劳寿命的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 宮地 拓也;Fabien Briffod;白岩 隆行;榎 学;江村 聡
• 通讯作者: 江村 聡

Bayesian Statistical Analysis and Cluster Analysis on Acoustic Emission Data during Dwell-fatigue of Ti-6Al-4V Alloys

Ti-6Al-4V合金驻留疲劳声发射数据的贝叶斯统计分析和聚类分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Haoyu Hu;Fabien Briffod;Takayuki Shiraiwa;Manabu Enoki
• 通讯作者: Manabu Enoki