き裂発生を完全に防止するピーニング処理条件の解明

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本研究では，残留応力を考慮した応力拡大係数に基づいてピーニング処理工法によるき裂発生防止効果を予測する手法を確立することを最終目標とした．これを実現するため，き裂を二次元として扱えるT字継ぎ手に対して，引張試験，曲げ試験を応力比を変えて実施し，それぞれの疲労限度を特定した．その結果，応力比が高くなるほど疲労限度が低下する結果となり，既往の研究成果と一致することを示した．本研究では，残留応力に起因する応力拡大係数と荷重に起因する応力拡大係数を加算したパラメータによって，この疲労限度を予測する手法を開発した．具体的には，残留応力に起因する応力拡大係数を試験体の残留応力の測定値により算出し，荷重に起因する応力拡大係数を有限要素解析により算出した．初期き裂の深さは0.1mmと設定し，止端半径は1mmとした．試験体の残留応力の測定値は，試験体表面の値であるが，深さ0.1mm程度であれば，試験体表面と残留応力の大きさが大きく変化しないと示されているため，本研究では，試験体表面の残留応力が深さ0.1mmまで分布していると仮定した．上記のプロセスで算出したパラメータによって，疲労試験で得られた疲労限度を評価した結果，載荷条件や応力比によらず統一的な指標でピーニング処理時の疲労限度を予測することができた．このように，2次元き裂として扱うことの出来るT字継ぎ手に対して異なる荷重条件でも統一的に疲労限度を評価することができた．