一般破壊力学枠組みを用いた,材料の耐久領域を予測する新しい方法とその進展

DE MOURA PINHO Raul; DE MOURA PINHO Raul; POMMIER Sylvie; MARY Caroline; LONGUET Arnaud; VOGEL Francois

文献

J-GLOBAL ID：201202236087156924 整理番号：12A0724195

一般破壊力学枠組みを用いた,材料の耐久領域を予測する新しい方法とその進展

A novel methodology to predict the endurance domain for a material and its evolution using a generalized fracture mechanics framework

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資料名：
巻： 42 ページ： 183-193 発行年： 2012年09月
JST資料番号： D0802B ISSN： 0142-1123 資料種別：逐次刊行物 (A)
記事区分：原著論文発行国：イギリス (GBR) 言語：英語 (EN)

回転機械の材料は一般的に低サイクル疲れ(LCF)と高サイクル振動疲れ(HCF)の両方を組み合わせた荷重条件を受ける。運転条件では許容LCFサイクルの数は限定されるが,どのような場合でも疲れ損傷を生む多重HCF振動サイクルは許されない。本報は,HCFサイクルと比べて耐久領域に及ぼす変動振幅LCFサイクルの影響を説明する手法を提案することを狙った。このためにLEFMに基づく手法を提案した。材料は欠陥を含むと仮定し,それらの成長は亀裂先端塑性から生じると仮定した。これらの”古典的な”仮定の結果,もう一つの方法として材料の耐久領域を亀裂先端区域の弾性領域と見なすことができた。弾性領域をモデル化するために一般von Mises降伏基準を導いた。この目的のために,ねじり弾性エネルギー密度(von Mises)を考慮するよりむしろ,Westergaardの応力場を用いて亀裂先端から距離δ以内のねじり弾性エネルギーを計算した。亀裂先端区域の非局所降伏基準を得た。一次非特異項(例えば,T応力)をWestergaardの応力関数に含め,機械的に短い亀裂への使用を可能にした。ついでLCFサイクルの影響を考慮して,亀裂先端塑性が生じたときに弾性領域を発達させることができた。拘束塑性変形により亀裂先端区域内の内部応力場を表わす内部変数として耐久領域の中心を明確にした。荷重経路が弾性領域内にとどまる限り,塑性と,従って亀裂成長も予想されなかった。降伏面に到達すれば塑性歪が発生し,弾性領域は移動した。本研究では,弾塑性有限要素計算を用いて亀裂先端区域の挙動が弾性的か,または塑性的かを決定した。このために亀裂先端区域内の速度場を弾性と塑性の部分に分割し,強度係数と空間的参照場の生成物としてそれぞれの部分に取り組んだ。ついで,亀裂先端区域内の塑性割合の全体的な尺度として塑性強度係数を用いた。本報では,ガスタービンエンジンの圧縮機ブレードに用いられる鍛造Ti-6Al-4Vチタン合金に手法を適用した。Copyright 2012 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.

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金属材料

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