Development for Evaluation of Long-Term Corrosion Fatigue Damage by Hybrid Method of Scanning Atomic Force Microscopy and Laser Speckle Pattern Analysis

通过扫描原子力显微镜和激光散斑图案分析的混合方法评估长期腐蚀疲劳损伤的发展

基本信息

  • 批准号:
    07555624
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 0.77万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
  • 财政年份:
    1995
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1995 至 1996
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Surface morphology developed in tension test and fatigue test were monitored by laser speckle pattern and atomic force microscopy. In tension test, the peak intensity of the speckle pattern decreased with plastic strain, and the breadth of the pattern at the half-value of the peak intensity increased with plastic strain. The relations were not unique functions of the plastic strain, i.e., the breadth in the loading direction was smaller than that in the direction perpendicular to the loding. The half-value breadth, however was expressed as a unique function of the surface roughness measured by the atomic force microscopy. In fatigue test, the change of peak intensity of the speckle pattern with number of loading cycles was small. The half-value breadth was increased with number of loading cycles up to the half of the fatigue life. In the last half period of fatigue life, the breadth was almost constant. Also in fatigue test, the breadth in the loading direction was smaller than the direction perpendicular to the loading. The breadth was controlled by the surface roughness measured by the atomic force microscopy. The relation was independent of stress amplitude, but it was not the same as that obtained in tension test.In the present study, the physical basis of the change in laser speckle pattern during the damaging process in metallic materials was clarified by the atomic-force microscopy. By applying this method to the machine and structural components in service, their remaining life can be estimated.
通过激光散斑图和原子力显微镜监测拉伸试验和疲劳试验中形成的表面形貌。在拉伸试验中,散斑图的峰值强度随塑性应变的增加而减小,峰值强度半值处的散斑图宽度随塑性应变的增加而增加。这些关系不是塑性应变的唯一函数,即,加载方向上的宽度小于垂直于洛丁方向上的宽度。然而,半值宽度表示为通过原子力显微镜测量的表面粗糙度的唯一函数。在疲劳试验中,散斑图峰值强度随加载循环次数的变化较小。半值宽度随着加载循环次数的增加而增加,直至疲劳寿命的一半。在疲劳寿命的后半期,宽度几乎不变。在疲劳试验中,加载方向的宽度小于垂直于加载方向的宽度。宽度由原子力显微镜测量的表面粗糙度控制。该关系与应力幅值无关,但与拉伸实验结果不同。本研究利用原子力显微镜阐明了金属材料损伤过程中激光散斑图变化的物理基础。通过将该方法应用于在役机器和结构部件,可以估计它们的剩余寿命。

项目成果

期刊论文数量(21)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
中井善一,今西岳史,日和千秋,橋本晃久: "微小断面を有する試験片の疲労試験" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会・講演論文集. No.974-1. 5-37-5-38 (1997)
Zenichi Nakai、Takeshi Imanishi、Chiaki Hiyori 和 Akihisa Hashimoto:“微小横截面试样的疲劳测试”日本机械工程师学会关西分会第 72 届普通会议记录第 974-1 号。 - 37-5-38 (1997)
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Yoshikazu Nakai, Seiichirou Fukuhara, and Kenji Ohnishi: "Microscopic observation of fatigue slip bands and fatigue cracks by scanning atomic force microscopy" Proceedings of the of the Japan Society of Mechanical Engineers. No.96-1, Vol.2. 418-419 (1996)
Yoshikazu Nakai、Seiichirou Fukuhara 和 Kenji Ohnishi:“通过扫描原子力显微镜对疲劳滑移带和疲劳裂纹进行微观观察”日本机械工程师学会会议录。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中西善一,老田政憲,加藤俊哉: "レーザスペックル法とAFMを併用した金属表面の損傷評価" 日本機械学会関西支部第72期定時総会講演会・講演論文集. (掲載予定). (1997)
Zenichi Nakanishi、Masanori Oota、Toshiya Kato:“使用激光散斑法和 AFM 相结合的金属表面损伤评估”日本机械工程学会关西分会第 72 届年会论文集(待出版)。 1997))
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
中井善一,福原誠一郎,大西健司: "走査型原子間力顕微鏡による疲労破壊の微視的観察" 日本機械学会関西支部第71期定時総会講演会・講演論文集. (掲載予定). (1996)
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  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
Shiro Kubo, Jirasak Sarrasinpitak and Kiyotsugu Ohji: "Identification of an Interface Crack in Bonded Dissimilar Materials from Electric Potential Distribution" Materials Science Research International. Vol.2. 26-32 (1996)
Shiro Kubo、Jirasak Sarrasinpitak 和 Kiyotsugu Ohji:“根据电势分布识别粘合异种材料中的界面裂纹”国际材料科学研究。
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    高橋幸生
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  • 通讯作者:
    板谷治郎

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