機能表面の幾何形状がすべり接触特性に及ぼす影響

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従来,粗さを持つ表面の接触に関する研究では考慮されていないが,接触状態に大きな影響を与えると考えられる2つの効果,すなわち,なじみにより表面粗さ突起の先端が平滑化(トランケーション)することによる効果,および,接触部において接線方向力が作用する効果について,理論計算による推定と実験による計算結果の検証を試みた.初年度は,トランケーションの影響について検討を行った.具体的には,まず数値的にトランケーションされた粗さ面を生成し,そのデータを基に接触解析を行って粗さパラメータが接触状態に与える影響を調べた.この理論解析から,なじみにより生成される平滑部分の粗さの影響が支配的であり,残った谷部はほとんど影響を与えない事がわかった.続いて,この理論接触解析の妥当性評価のために,全反射を利用した真実接触面積観察試験機を製作し,球面上の粗さと平滑面の接触における接触荷重やなじみパラメータが真実接触面積に与える影響について観察実験を行った.この観察結果は粗さパラメータと荷重の影響に関して理論推定結果と定性的に一致したが,理論による定量的な接触状態の推定には真実接触部の塑性変形モデルの高精度化が必要であることがわかった.続く年度では,接触部に働く接線力が接触状態に与える影響を,従来広く用いられてきている統計手法を用いた接触理論に組み込むために,突起接触モデルの修正を行った.すなわち,突起接触部において接線力が加わった際に,それがない場合と比してより低い垂直荷重下で内部の降伏が始まることに着目して接触部の接線力を考慮した接触モデルの提案を行い,接線力と真実接触面積の関係を導いた.同時に,前年度に製作した観察試験機に,すべり方向変位を与える機構を付加する改良を施して観察試験を行ったが,理論と比較し得るだけの観察精度を得るには至らなかった.