高温下における単結晶材料の疲労強度特性評価

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本年度は、単結晶材料の疲労き裂進展挙動を観察するためにき裂先端開口変位およびき裂前方に生じるひずみ分布の疲労負荷1サイクルにおける変化を格子法に基づき計測した。研究経過を以下に示す。1.矩形断面を有する試験片を作製した。ただし、本年度は単結晶材料を入手することができず、代わりに炭素鋼を用いた。矩形断面試験片の中央部にスリットを設け、その後疲労負荷を与え疲労予き裂を導入した。そして、ダイヤモンド針を用いて予き裂前方に格子線をけがいた。2.電気油圧式引張圧縮疲労試験機(島津サーボパルサー)を用いて試験片に繰返し負荷を与えた。そして、疲労き裂が進展した後、1ヒステリシスループ中で変化したき裂先端部の格子の画像をCCDカメラよりパーソナルコンピュータへ取り込んだ。このとき、荷重設定を自動的に行えるようパーソナルコンピュータよりD/A変換器を介して荷重信号を試験機に送り込んだ。3.画像データを画像処理装置(PIAS-III)に取り込み、平滑化およびシャープニング等を繰り返し行った後、格子点部の画像を鮮明にした。この時、格子点の輝度値にばらつきがあり、全ての格子点を鮮明にすることが困難であった。このような場合は、手動により格子点を認識した。この方法によりき裂先端近傍に設けた格子点の移動量をほぼ自動認識できるようになった。なお、分子動力学法を用いて単結晶材料における疲労き裂進展挙動のシミュレーションを行ったが、荷重境界層の設定が困難であり現在のところ有益な結果が得られていない。