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本研究は,『鉄鋼材料の疲労特性におよぼす残留応力の影響』を定量的に解明することを目的としている.具体的にはまず,種々の大きさの残留応力をもつ疲労試験片を作製するための熱サイクルを開発した.次に,開発した熱サイクルで焼入処理を施した試験片の,疲労強度と破壊メカニズムを詳細に調べることを通じて,構造材料の疲労特性におよぼす残留応力の影響について定量的観点から検討・考察を加えた.
研究成果の概要は以下の通りである.
1. 疲労特性の調査・破壊機構の解析:残留応力のピーク値が異なる試験片を2シリーズ選択し回転曲げ疲れ試験を行い,各シリーズの疲労強度を調べた.その結果,残留応力の大きさに依存して疲労強度は変化することが明らかになった.破断した試験片に対しては,破面のマクロ観察ならびに走査型電子顕微鏡によるミクロ観察を行い,破壊起点部を特定すると同時に疲労破壊機構を明確にした.
2. 総合的考察(破壊起点部位・疲労強度と残留応力の関係):ミクロ・マクロ観察結果に基づき決定した破壊起点部の位置と疲労試験前にそこに存在した残留応力との関連を調べ,破壊の起点と引張残留応力との関連を解明した.また,1.で求めた疲労強度の値と残留応力との関係を詳細に調べ,疲労強度におよぼす残留応力の影響について定量的観点から検討・考察を加えた.