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J-GLOBAL ID：201802246551698271   整理番号：18A0745238

疲労き裂先端の応力解析と圧電アクチュエータを用いた破壊制御実験

著者 (4件)： 宮川睦巳 (東京都産業技術高専) ,  吉田和将 (横河ブリッジホールディングス) ,  志村穣 (東京工高専) ,  中村一史 (首都大学東京)
資料名： Journal of the Japanese Council of Traffic Science  (Journal of the Japanese Council of Traffic Science)
巻： 17  号： 1  ページ： 19-31  発行年： 2017年12月27日 
JST資料番号： L4484A  ISSN： 2188-3874  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 近年では,電気-力学変換デバイスとして有用な圧電材料を機械・構造物の表面に貼付し,振動制御,破壊制御,およびひずみモニタリングに用いる試みが行われている。本研究では,き裂先端近傍もしくはき裂直線上に圧電素子を設置することで応力集中部の応力を緩和し,繰り返し荷重による疲労き裂成長の抑制ができると考える。疲労き裂を楕円に近似することで二次元弾性論の理論解を適用させ,き裂先端近傍の応力状態を線形破壊力学で解析する。さらに,圧電素子の中でも高い発生力と優れた応答性を持つ積層型圧電アクチュエータを用いて応力集中部の応力緩和を行い,き裂成長の抑制と余寿命サイクルの予測を目的とした破壊制御実験を行う。き裂の成長サイクル予測については,疲労試験において疲労き裂の成長にかかるエネルギ解放量が一定であると仮定し,J積分によるエネルギ値の変化からき裂の成長サイクルを求める。この手法は二次元弾性論における面内に一様引張の無限遠荷重が作用する問題と,圧電アクチュエータの効果を集中荷重が作用する問題に近似し重ね合わせの原理を用いている。繰り返し荷重下におけるき裂先端近傍の応力緩和実験の結果として,疲労き裂の成長量が安定破壊状態である場合において,き裂成長の予測および応力緩和の効果が確認でき,およそ160[%]の延命効果を確認した。実際には面内のみならず面外方向など様々な荷重が作用しているため,圧電アクチュエータの貼付位置や方向,印加電圧を工夫することで,圧電アクチュエータの利用の適用範囲が広がると考えられる。(著者抄録)

シソーラス用語： 疲れ亀裂 ,  *亀裂先端 ,  応力解析 ,  アクチュエータ ,  圧電素子 ,  応力集中 ,  応力緩和 ,  繰返し荷重 ,  *疲れ亀裂成長 ,  疲れ亀裂成長速度 ,  楕円 ,  二次元 ,  弾性力学 ,  破壊力学 ,  *疲れ破壊 ,  寿命延長 ,  疲れ試験 ,  エネルギー解放率 ,  J積分 ,  予測技法 ,  構造用鋼 ,  鋼材
準シソーラス用語： SS400 ,  圧電アクチュエータ

分類 (1件)： 金属材料  (HC05020S)

引用文献 (10件)：

• 国土交通省: 道路構造物の現状(橋梁), www.mlit.go.jp/road/sisaku/yobohozen/yobo1_1.pdf, 2013.
• 国土交通省: 道路の老朽化対策の本格実施に関する提言, http://www.mlit.go.jp/road/sisaku/yobohozen/yobo10.pdf, 2014.
• 土木学会鋼構造委員会疲労変状調査小委員会: 鋼橋の疲労変状調査, 土木学会論文集, 368/I-5, 1-12, 1986.
• 国立研究開発法人土木研究所: 鋼製橋脚隅角部の疲労損傷臨時点検要領, 国土交通省道路局国道課, 2002.
• NEC/TOKIN: 積層型圧電アクチュエータvol.07, Vol.07 https://www.tokin.com/product/dl_piezo.html.

タイトルに関連する用語 (6件)： 疲労 ,  き裂先端 ,  応力解析 ,  圧電アクチュエータ ,  破壊 ,  制御実験