Development of in-situ observation method for damage accumulation process under pure cyclic Mode II loading

纯循环II型荷载损伤累积过程原位观测方法开发

基本信息

批准号：
22K03810
负责人：
濱田繁
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では，純モードII繰返し負荷における損傷（転位・空孔・ボイド）蓄積過程のその場観察手法を開発する．近年開発されている高強度材では，従来の炭素鋼とは異なる組織・強化機構が用いられている．そして，経験則を用いて構築された，疲労強度予測式が適用できないケースが見受けられる．申請者は，この原因が，これらの材料の疲労き裂進展モードが，現在一般的に理解されているモードとは異なる，「損傷蓄積モード」の疲労き裂伝ぱである点にあると捉えており，各種材料でその傍証となる結果を示している．このモードのメカニズムは，負荷の繰返しによって，特殊な微視組織を原因として，局所に転位が蓄積し，ボイドの発生・成長・結合によってき裂を形成し，その後既存のき裂と結合することによって生じると考えている．そこで，損傷蓄積モードの存在とその疲労強度に及ぼす影響を明らかにし，挙動の予測ができるようにするための基礎を開発する．以上の研究目的に対して，冷間圧延によって集合組織が形成されたBCCステンレス鋼を例にとって，以下の項目を検討し，損傷蓄積過程のその場観察手法を開発している．これまで，研究計画の前半部分にあたる以下の項目を実施した．（A）SEM内純モードII両振り繰返し負荷試験によるき裂伝ぱ挙動観察（B）DICを用いた繰返し負荷時のin-situひずみ変化挙動観察．これら項目の実施によって，損傷蓄積による疲労き裂伝ぱが生じていることを，その場観察によって示すことができた．また，ひずみ変化を把握したことによって，ひずみとして現われて負荷回数に応じて発達する損傷の発達状況を把握することができた．

在这项研究中，我们开发了一种在纯Mode II循环载荷下损伤（位错，空隙，空隙）积累过程的原位观察方法。近年来，与常规碳钢相比，近年来开发的高强度材料使用不同的结构和加强机制。此外，在某些情况下，不能应用使用经验规则构建的疲劳强度预测公式。申请人认为，原因是这些材料的疲劳裂纹生长模式是在“损坏积累模式”中与当前通常被理解的模式不同的疲劳裂纹传播，并且已经显示出各种材料证明的结果。该模式的机制被认为是由重复载荷引起的，导致局部位错因特殊的微观结构而在本地积累，从而导致空隙形成，生长和粘结，然后与现有裂缝粘合。因此，我们将建立一个基础，以阐明损害积累模式的存在及其对疲劳强度的影响，从而预测行为。出于上述研究目的，我们开发了一种原位方法，通过使用BCC不锈钢观察损伤积累过程，该钢的质地是由冷滚动形成的，并考虑以下项目。到目前为止，已经实施了以下项目，这是研究计划的上半年。（a）在SEM纯模式II（b）使用DIC重复载荷下对原位应变变化行为的两种重复载荷测试对裂纹传播行为的观察。通过实施这些项目，我们能够通过原位观察表明，损害积累引起的疲劳裂纹。此外，通过了解菌株的变化，我们能够掌握损害的发育状态，该状态似乎是应变，并根据负载数量发展。