画像技術応用と統計的解析による表面疲労き裂分布の検出と余寿命評価に関する研究

图像技术应用与统计分析表面疲劳裂纹分布检测及剩余寿命评估研究

• 批准号: 03650077
• 负责人: 越智 保雄
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: The University of Electro-Communications
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03650077/
• 关键词: 高サイクル疲労; 表面分布き裂; 画像技術応用; き裂発生・進展特性; 寿命分布の確率特性; 統計的解析; 球状黒鉛鋳鉄; 鋳造欠陥

実用高靭性構造材料であり、近年、金属系の先進材料として各種自動車部品や産業機械に広く使用されつつある球状黒鉛鋳鉄を用いて、高サイクル疲労試験を行い、表面に多数発生する微小分布き裂の発生・進展特性を画像処理技術と統計的解析により考察して、平滑材の疲労に対する余寿評価の基礎資料を得ることを目的として、実験的・統計的に考察した。今年度得られた主な研究実績をまとめると以下のようになった。 1.レプリカ法による表面連続観察と画像処理技術を用いて,微小表面分布き裂を検出・測定して、破断寿命を決定する最大き裂(主き裂)を特定した。 2.主き裂の発生起点を表面と破面の詳細な観察により特定して、起点が主に表面直下に存在する鋳造欠陥としての微視的引け巣であることを確認した。起点欠陥部の応力軸に直角方向の面積をAとすると、√A=60〜160μmであった。 3.起点欠陥部を任意形状き裂と考えた場合の応力拡大係数K_<Imax>と き裂発生寿命N_1との間には負の相関があることが分った。 4.表面き裂進展速度da/dNをき裂半長aまたは応力拡大係数範囲△Kで整理すると、高応力振幅ではき裂進展の初期段階でばらつきが大きくda/dNの増加・減少を繰返しながら,次第にその振幅を収束して進展する傾向があった。一方,低応力振幅ではda/dNは初期段階で一度減少して極小値を示してから、aまたは△Kの増加とともに増加する傾向があった。 5.本研究で定義した発生寿命N_1、進展過程寿命N_pおよび破断寿命N_fの分布は3母数ワイブル分布で表示できた。名寿命分布のばらつきの程度を表す変動係数ηはaの増加とともに減少し、高応力レベルの方が低応力レベルの場合よりηはより小さかった。 6.N_1とN_fとの間の順位相関係数Zは非常に小さく、材料や応力振幅によらずZ<0.3であったが,aの増加とともにZは増加して2a≧700μmとなるZ≒1となった。

In recent years, advanced metallic materials have been used in various automotive parts and industrial machinery applications, such as spherical black lead iron, high-toughness fatigue test, surface most occurrence, micro-distribution, crack development, progress characteristics, image processing technology, statistical analysis, investigation, smooth material fatigue, and basic data for residual life evaluation. A survey of the statistics. This year's major achievements include: 1. The application of surface contact detection and image processing technology, the determination of micro-surface distribution cracks, and the determination of maximum crack (main crack). 2. The origin of the main crack is the surface and the surface of the crack are observed in detail, and the origin is directly below the main surface. The area of the starting part in the right angle direction of the force axis is A=60 ~ 160μm. 3. The starting point is the arbitrary shape of the crack, and the <Imax>crack life is the negative correlation. 4. Surface crack progression speed da/dN, crack half-length a, force increase coefficient △K, consolidation, high force amplitude, crack progression initial stage, increase, decrease, and secondary amplitude progression tendency On the other hand, the amplitude of low force decreases by one degree and increases by one degree in the initial stage. 5. In this study, we define the distribution of life span N1, life span Np, and life span Nf. The degree of change in the distribution of life span indicates that the coefficient of change η increases and decreases, and that the coefficient of change η decreases and decreases when the coefficient of change is high and the coefficient of change is low. 6. The correlation coefficient Z between N_1 and N_f is very small, and the amplitude of the material force Z&lt;0.3 increases, and Z &lt;2a&gt; 700μm.

项目成果

越智 保雄,石井 明,佐々木 茂美,小西 康哉: "パ-ライト基地球状黒鉛鋳鉄の表面疲労き裂発生・進展特性" 日本機械学会論文集 A編. 58. (1992)

Yasuo Ochi、Akira Ishii、Shigemi Sasaki、Yasuya Konishi：“珠光体基陆地石墨铸铁的表面疲劳裂纹萌生和扩展特性”日本机械工程学会会刊，卷 A.58。（1992 年）

越智 保雄,石井 明,佐々木 茂美,小西 康哉: "球状黒鉛鋳鉄における表面疲労き裂の発生・進展寿命分布の確率特性" 日本機械学会論文集 A編.

Yasuo Ochi、Akira Ishii、Shigemi Sasaki、Yasuya Konishi：“球墨铸铁中表面疲劳裂纹萌生和传播寿命分布的概率特征”，日本机械工程学会论文集，A 卷。

Yasuo OCHI,Akira ISHII Shigemi SASAKI,Yasutoshi KONISHI: "Initiation and Propagation Properties of Surface Fatigue Cracks and Statistical Characteristics of Their Life Distributions in Spheroidal Graphite Cast Iron" Proc.of the Sixth inter.Conf.on Mechani

Yasuo OCHI，Akira ISHII Shigemi SASAKI，Yasutoshi KONISHI：“球墨铸铁表面疲劳裂纹的萌生和扩展特性及其寿命分布的统计特征”第六届国际机械会议论文集

越智 保雄,石井 明,佐々木 茂美,小西 康哉: "フェライト基地球状黒鉛鋳鉄の表面疲労き裂発生・進展挙動とその確率特性" 日本機械学会論文集 A編. 57. 1488-1494 (1991)

Yasuo Ochi、Akira Ishii、Shigemi Sasaki、Yasuya Konishi：“铁素体基陆地石墨铸铁的表面疲劳裂纹萌生和扩展行为及其概率特征”，日本机械工程师学会会刊，A 版，57。1488-1494。 (1991)