大地震を模擬した高速ひずみ速度の極低サイクル繰り返し変形による疲労損傷の解明

模拟大地震高应变率下极低周期重复变形引起的疲劳损伤的解析

• 批准号: 20K04170
• 负责人: 長島 伸夫
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04170/
• 关键词: 極低サイクル; 鉄系形状記憶合金; フラクトグラフィ; 極低サイクル疲労; 高ひずみ振幅; 高ひずみ速度; 巨大地震; 制振ダンパー

FMS合金について、径ひずみにおける全ひずみ振幅5％条件について、0.005、0.25、1.25%/sec の3条件でひずみ制御による極低サイクル疲労試験を実施した。その結果、破断寿命は、0.005%/secの試験では61回、0.25%/secの試験では41回、1.25%/secの試験では25回で破断し、試験速度が速いほど短寿命となった。また、疲労試験中の試験温度は、0.005%/secの試験では25℃一定、0.25%/secの試験では約30℃一定、1.25%/secの試験では試験中に温度が上昇し、10回で60℃を超え、最大70℃になり、試験速度が速いほど試験温度が上がった。疲労破面観察によるフラクトグラフィ的検討の結果、0.005%/secの試験では起点部と亀裂進展部においてファセットと二次亀裂が観察され、最終破断部はディンプルに加え、ファセットが混じっていた。一方、試験速度の速い1.25%/secの試験では起点部及き裂進展部にはファセットはほとんど見られず、全体的に丸みを帯びた様相であった。検討の結果、0.005%/secの試験では破面は全面ほぼεマルテンサイトであり、本材料の設計指針である可逆変形が生じたため長寿命となったと考えられた。一方、1.25%/secの試験では破面はほぼ母材組織のγオーステナイトのままであり、一部双晶変形がみられたことから、可逆変形が生じていないため、短寿命となったと考えられた。しかし、一般鋼のSUS316 の同条件での疲労寿命が6回程度であるのに比べ、きわめて疲労寿命が長いことが明らかとなった。

对于FMS合金，在三个条件下进行了极低的循环疲劳测试：直径应变的总应变幅度条件为0.005、0.25和1.25％/秒。结果，在0.005％/秒测试中，破裂寿命为61倍，在0.25％/秒测试中为41次，在1.25％/秒测试中为25次，并且测试速度越快，寿命较短。此外，在0.005％/秒测试中，疲劳测试期间的温度为25°C，在0.25％/秒测试中约为30°C，在测试期间的温度升高，在10个测试中的温度升高，最大超过60°C，最大达到70°C，并且随着测试速度的增加，测试温度提高。通过使用疲劳分裂造影进行分裂检查的结果，在测试0.005％/秒的测试中，在起点和裂纹传播区域观察到了面和次级裂缝，除了酒窝外，最终断裂与刻面混合。另一方面，在高测试速度为1.25％/秒的测试中，在起点或裂纹传播区域中几乎没有任何方面，并且整体外观被舍入圆形。在调查的结果是，在0.005％/秒的测试中，断裂表面几乎是εMartensite，并且可逆变形是该材料的设计指南，并且寿命长。另一方面，在1.25％/秒的测试中，断裂表面几乎保持了基本材料结构的γ奥氏体，并且观察到了部分双胞胎变形，并且没有发生可逆变形，从而认为寿命较短。但是，已经揭示了一般钢SUS316的疲劳寿命非常长，与在相同条件下的疲劳寿命相比大约六倍。

项目成果

制震ダンパー用Fe-Mn-Si合金の極低サイクル疲労破面

减震器用Fe-Mn-Si合金超低周疲劳断口

• 发表时间: 2022
• 作者: 吉中奎貴;長島伸夫;澤口孝宏
• 通讯作者: 澤口孝宏

Study on Extremely-Low Cycle Fatigue of Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si Alloy

Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si合金极低循环疲劳研究

• DOI: 10.2472/jsms.70.751
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the Society of Materials Science, Japan
• 作者: NAGASHIMA Nobuo;YOSHINAKA Fumiyoshi;SAWAGUCHI Takahiro
• 通讯作者: SAWAGUCHI Takahiro

Study on Extremely-Low-Cycle Fatigue of Fe–15Mn–10Cr–8Ni–4Si Alloy

Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si合金极低周疲劳研究

• DOI: 10.2320/matertrans.mt-z2022018
• 发表时间: 2023
• 期刊: MATERIALS TRANSACTIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Nagashima Nobuo;Yoshinaka Fumiyoshi;Sawaguchi Takahiro
• 通讯作者: Sawaguchi Takahiro

Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si合金による極低サイクル疲労の研究

Fe-15Mn-10Cr-8Ni-4Si合金超低周疲劳研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 長島伸夫;吉中奎貴;澤口孝宏
• 通讯作者: 澤口孝宏