非比例多軸負荷における機械構造材料の低サイクル疲労寿命設計

非比例多轴载荷下机械结构材料低周疲劳寿命设计

• 批准号: 15760056
• 负责人: 伊藤 隆基
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760056/
• 关键词: 疲労; 多軸負荷; 設計基準; 強度; 構造材料; 安全設計; 非比例負荷; 設計指針; 低サイクル疲労; 寿命評価モデル; 寿命評価式; 応力増加; 材料依存性

非比例・多軸の苛酷負荷状態下にある機器・構造物の健全性および信頼性保証(安全・安心)の点からも,適切な非比例多軸疲労の変形・損傷モデルを構築することは,設計技術者からも強い要望がある.しかしながら,いくつかの寿命評価モデルが提案されているが,ASME基準等に代わる寿命評価モデルの完成の域には至っていないのが実状である.その理由として,(1)非比例多軸負荷による疲労強度低下のメカニズムが明確になっていない.(2)寿命に及ぼす負荷経路の影響を考察するためには,十分な実験データがない.(3)研究室レベルでの寿命評価モデルはいくつかあるが,それを実際の設計に採用するためには強化・修正を要する.すなわち,設計現場で容易に使える寿命評価の具体的な手法の提示が必要.等が上げられる.適切な多軸疲労設計基準を構築する上で,上述の(1)〜(3)の問題の解決方法,さらに,まだ表面化していない設計サイドからの要求や問題点を早急に調査研究する必要があった.本研究では,多軸疲労強度設計基準を構築する上で,研究者と設計現場が抱えている諸問題の把握や国際的な動向等の調査,また,多軸疲労研究の成果の鍵を握る実験研究の調査および実験を行った.主な研究実施内容を下記に示す.(1)過去の研究の調査および動向調査(解決済及び未解決問題の把握)(2)研究者および設計現場の両サイドでの諸問題点の把握(3)研究室レベルでの成果を設計規格・基準へ応用する場合の問題点の把握(研究成果の応用)(4)(1)〜(3)の諸問題を解決するための諸研究(課題)の提示(5)(4)に伴う予備実験の実施と,次年度に続く実験研究の計画と実施準備上記(1)〜(3)は,関連する研究グループや学会等との連携による情報収集および過去の研究成果から調査を進めた.その結果を踏まえて,必要とされている多軸疲労研究課題を提示((4))するとともに,その中で次年度に向けた重要且つ学内共同研究に結びつく実施可能な実験研究の企画((5))を行った.

The design engineer has strong expectations for the integrity and reliability of the machine and structure under non-proportional multi-axis severe load conditions. Life assessment is based on ASME standards, etc. Life assessment is based on the range of completion. The reasons for this are: (1) Non-proportional multi-axial loading, fatigue intensity reduction, and so on. (2)Life and the impact of load on the circuit are investigated. (3)The life evaluation of the research laboratory is based on the actual design, application, strengthening and modification. It is necessary to design the site easily and make specific tips for life evaluation. And so on. In order to establish the multi-axis fatigue design basis, the solutions to the problems mentioned in (1) to (3) above are necessary for the investigation and study of the surface design requirements and problem points as early as possible. This study aims to establish the multi-axis fatigue strength design criteria, and to investigate the international trends in the design field and grasp the key results of multi-axis fatigue research. The main contents of the study are shown below. (1)Past research and future research (Grasping of problems to be solved and unresolved)(2) Grasping of problem points of researchers and design sites (3) Grasping of problem points of research laboratory design results, design specifications and benchmark applications (application of research results)(4) Tips for solving problems of (1)~(3)(5)(4) Implementation of preparation, The plan and implementation preparation for the next year's research are listed in (1)~(3). The information collection and investigation of the past research results are carried out by the relevant research institutes. As a result, it is necessary to carry out multi-axis fatigue research projects (4). In the next year, it is important to carry out joint research within the university, and it is possible to implement research projects (5).

项目成果

Analysis of Proportional and Nonproportional Loading for Low Cycle Fatigue Design

低周疲劳设计的比例和非比例载荷分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: High Pressure Technology -2004-, ASME PVP-2004 Conference PVP-473
• 作者: Takamoto Itoh;Masao Sakane
• 通讯作者: Masao Sakane

Strain Wave Effect on Multiaxial Creep-Fatigue for Sn-82Zn-3Bi Solder

应变波对 Sn-82Zn-3Bi 焊料多轴蠕变疲劳的影响

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proc. of 5th China-Japan Bilateral Symposium, on High Temperature Strength of Materials
• 作者: Takaei Yamamoto;Takamoto Itoh;Shinya Eto;Hiroshi Sasaki;他3名
• 通讯作者: 他3名

伊藤 隆基(共同執筆): "高温低サイクル疲労試験法標準"日本材料学会 高温強度部門委員会編. 112 (2003)

伊藤高木（合着）：日本材料学会高温强度分会委员会编的《高温低循环疲劳试验方法标准》112（2003）。

A design procedure for assessing low cycle fatigue life under proportional and non-proportional loading

• DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2005.08.007
• 发表时间: 2006-05
• 期刊: International Journal of Fatigue
• 影响因子: 6
• 作者: Takamoto Itoh;M. Sakane;Takahiro Hata;N. Hamada

T.Itoh, M.Sakane: "Equi-biaxial Tension-compression Low Cycle Fatigue for Type 304 and Co-Mo-V Steel Cruciform Specimens"中国機械工程学会材料分会・(基調講演) 第8回高温材料強度学研究討論会論文集. A. 27-43 (2003)

T.Itoh、M.Sakane：《304型及Co-Mo-V钢十字形试件的等双轴拉压低周疲劳》中国机械工程学会材料分委会（主题报告）第八届高温材料强度研究集锦讨论文件。A.27-43（2003）