金属疲労損傷可視化のための損傷メータへの状態変数理論構成式の適用検討

状态变量理论本构方程在金属疲劳损伤可视化损伤仪中的应用

• 批准号: 17H00323
• 负责人: 石川 明克
• 金额: $ 0.35万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
• 财政年份: 2017
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2017 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17H00323/
• 关键词: 非弾性構成式; 塑性状態式; 純アルミニウム

1. 研究目的 : 本研究では、金属疲労損傷の可視化を目標として、状態変数である作用応力と内部応力の差(有効応力と呼ぶ)を利用した損傷方程式を適用することにより、損傷をHart型非弾性構成式で時々刻々と計算して表示するような損傷メータの概念を試行することを最終目的とした。本年度の目標は, 室温でも高温型の塑性状態式(両対数上での応力-非弾性ひずみ速度の関係が上に凸型の曲線)が見込める純アルミニウムについて、荷重緩和実験を実施して、応力-非弾性ひずみ速度のデータを取得する。この塑性状態式や追加の実験より、他の材料で開発済みの非弾性構成式群のパラメータ等を決定し、疲労損傷パラメータである有効応力の仕事を計算できるようにすることを目指した。2. 研究方法 : 最初に、市販の純アルミニウムA1050の丸棒を購入し、直径10mm平行部長さ72mmの試験片に加工した。本研究では試験片平行部を測定する伸び計が都合できず、試験片の掴み部間の変位を測定するため、正確な変位データを取得することは難しい。したがって、本研究において取得した変位データと試験片形状から変位計標点間の剛性からモデリングした変位との関係を求める手法を開発することも試行した。次に、室温におけるモデリングを検証する予備実験、塑性状態式のパラメータを同定する引張ひずみ振幅を数種類変えた荷重緩和実験、引張負荷速度を数桁変えた硬化関数を定式化するための定速引張試験を実施して、データを解析した。しかしながら, 目標に到達することはできなかった。3. 研究成果 : モデリングした標点間変位については、荷重及び変位の実験データのばらつきとセンサー分解能(1μm)が原因で誤差が非常に大きくなった。これより、正確に測定可能な変位計が必要であることが判明した。そのためか、荷重緩和データは両対数上で期待とおり室温で「上に凸な高温型」にはならず、ほぼ直線となり、「下に凸な低温型」とも言えず、中間型になることが判明した。これは、現状の試験機では不可能な高温度での実験が必須であることを示唆する。定速引張実験は, 室温で負荷速度の影響が認められたが、応力-ひずみ曲線において十分に非弾性ひずみが生じた領域でも小さい依存性を示すだけであることが判明した。しかし、ひずみ速度依存性がないとの通説には疑問が残る結論となった.

1. Objective: The purpose of this study is to visualize metal fatigue damage. The state of the metal fatigue damage can be changed from the acting force to the internal force difference. The damage equation can be applied to the metal fatigue damage. This year's goal is to obtain the plastic state equation of room temperature and high temperature type (convex curve for the relationship between stress and non-stress), to obtain the pure state equation, to implement the load alleviation system, and to obtain the relationship between stress and non-stress. The plastic state equation is added to the equation, and other materials are developed to determine the non-plastic constituent equation group, fatigue damage, and effective force. 2. Methods: At the beginning, the pure A1050 pellets were purchased from the market, and the test pieces with a diameter of 10mm and a length of 72mm were processed. In this study, the parallel part of the test piece was determined, and the distance between the parallel part and the test piece was determined. The correct position was obtained. In this study, we obtained the results of the experiment on the shape of the sample and the relationship between the sample and the position. For example, the temperature of the steel plate is lower than the temperature of the steel plate.しかしながら, 目的に到达することはできなかった。3. The results of this study are as follows: the error caused by the change of position between punctuation points is very large, and the load and position are very large. It is necessary to determine the correct position. For example, if the temperature of the room is higher than the temperature of the room, the temperature of the room is higher than the temperature of the room. The test machine is not possible under current conditions, and the temperature must be adjusted accordingly. The influence of constant tension on load velocity at room temperature is recognized, and the force curve is very non-linear. The speed dependence of the speed is not the same as that of the speed dependence of the speed dependence.