Clarification of the mechanism of fatigue strength improvement by material surface modification based on finite element modeling

基于有限元建模阐明材料表面改性提高疲劳强度的机理

• 批准号: 21760649
• 负责人: NISHIKAWA Masaaki
• 金额: $ 2.16万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21760649/
• 关键词: 圧子押込み試験; 表面改質; 材料メカニクス; 有限要素法; 逆問題解析

The present study investigated the mechanism of fatigue strength improvement by peening technology used for weight reduction and strength enhancement of metallic materials, such as the materials for aeronautic components, based on finite element modeling. Especially, focusing on the cavitation peening (CP) using locally high impact force generated by the bubble collapsing in a high-speed water-jet, the relationship between the mechanical properties (residual stress, yield stress) evaluated on the surface of the material after CP and its fatigue properties was clarified. Since the grain boundary much affects the plastic properties of polycrystalline metals, the effect of the microscopic factors including grain boundary on the surface mechanical properties after peening were also clarified using crystal-plasticity analyses.

基于有限元模型，研究了航空零部件材料等金属材料的喷丸减重增强技术提高疲劳强度的机理。特别是，专注于空化喷丸（CP）使用局部高的冲击力产生的气泡崩溃在高速水射流中，CP后的材料表面上的机械性能（残余应力，屈服应力）和其疲劳性能之间的关系进行了澄清。由于晶界对多晶金属材料的塑性有很大的影响，本文还利用晶体塑性分析阐明了包括晶界在内的微观因素对喷丸后表面力学性能的影响。

项目成果

非局所結晶塑性理論を用いた微小押込み試験によるステンレス鋼の評価

利用非局域晶体塑性理论通过显微压痕试验评价不锈钢

• 发表时间: 2010
• 作者: 河原木雄介;西川雅章;祖山均
• 通讯作者: 祖山均

キャビテーションピーニングによるステンレス鋼の疲労き裂進展抑制効果に関する数値解析

空化喷丸抑制不锈钢疲劳裂纹扩展效果的数值分析

• 发表时间: 2010
• 作者: 西川雅章;高桑脩;山宮康平;祖山均
• 通讯作者: 祖山均

球状圧子を用いた微小押込み試験による金属材料の降伏応力の定量的同定手法

球形压头微压痕试验定量鉴定金属材料屈服应力的方法

• 发表时间: 2010
• 作者: 河原木雄介;西川雅章;祖山均
• 通讯作者: 祖山均

球状圧子を用いた押込み試験による金属表面改質層の評価

通过球形压头压痕试验评价金属表面改性层

• 发表时间: 2010
• 作者: 西川雅章;高桑脩;祖山均
• 通讯作者: 祖山均

球状圧子を用いた微小押込み試験による金属材料の降伏応力の同定法

球形压头微压痕试验识别金属材料屈服应力的方法

• 发表时间: 2010
• 期刊: 日本機械学会論文集A編 76
• 作者: 西川雅章;河原木雄介;祖山均
• 通讯作者: 祖山均