密度変化率による極低サイクル疲労寿命評価

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本研究では,極低サイクル領域における球状黒鉛鋳鉄の疲労破壊機構を明確にすることを目的として,疲労損傷量の測定および疲労過程の詳細な観察を行った.また,静的引張破壊過程においても同様の検討を行い,極低サイクル疲労との相違について考察した.その結果以下の事柄が明らかになった.(1)FDI材について低サイクル疲労試験を行うと,塑性ひずみ幅の増大に伴い破壊モードの遷移が生じる.低塑性ひずみ幅領域では,試験片表面近傍の黒鉛を起点として微小き裂が発生しそれが連結を繰り返して巨視き裂へと成長するのに対し,高塑性ひずみ幅領域では,試験片内部の黒鉛まわりに発生したボイドが破壊の起点となる.(2)極低サイクル疲労破壊過程の進行に伴う内部疲労損傷の蓄積量は,試験片中央部の密度を測定することにより測定することができる.極低サイクル疲労過程において,繰り返しの初期の密度変化は緩やかだが,最終破壊直前には急激に試験片中央部の密度は減少する.これは,破断直前における巨視的内部き裂の発生によるものである.(3)密度変化率の測定から算出したボイド成長則に基づく極低サイクル疲労寿命の推定法は,疲労試験結果とよく一致し,疲労寿命の推定法として非常に有効である.