カイルによるM-6000設備の測定制御により、高温合金の疲労亀裂拡大の難題を共解する

本文は航空宇宙熱端部品の重要材料GH 4169ニッケル基高温合金に対して、高温（650℃）と過負荷結合作用下の疲労亀裂拡張挙動について系統的な研究を展開した。著者らは二重プリズムに基づく単レンズ三次元デジタル画像関連システムを用いて、カイル制御の高精度電磁式を結合したどうりきがくしけんシステムは、新しい画像と疲労荷重の同期整合方法を開発し、そして増分多項式と割線法を結合した混合戦略を提案し、疲労亀裂の拡張速度の計算精度を著しく向上させた。亀裂開裂比という新しいパラメータを導入することにより、異なる応力比（R=0.1とR=0.5）における亀裂閉塞効果の変化法則を系統的に分析した。

研究結果によると、比較的低い応力比（R=0.1）の条件下で、疲労亀裂の拡張速度はより高く、過負荷による遅延効果はより顕著である、亀裂閉鎖効果はR=0.1で顕著に存在し、R=0.5ではほとんど消失した。また、単峰過負荷印加後、クラック閉鎖効果は初期段階で顕著に抑制されたが、クラックが過負荷誘起塑性領域を通過するにつれて、その影響は徐々に過負荷前レベルに回復した。

本研究所が採用した高温疲労試験システムの全体配置を展示し、カイル制御の電磁式動力学試験システムをコアロード設備とし、カスタム高温炉及び双プリズム単レンズ三次元デジタル画像収集装置と協力し、完全な高温疲労試験プラットフォームを構築した。このシステムは650℃の高温環境下で疲労荷重と満場変形測定の正確な同期を実現し、高温下での亀裂拡張挙動を研究するために信頼できる実験基礎を提供した。

BSL 3 D DICシステムにより取得されたコンパクトな引張試料画像を表示し、試料表面に高温マットホワイトラッカーを塗布してランダムなスペックルを形成する処理により、カイル制御試験機が正確な荷重制御を行うと同時に、高品質のDIC分析データを得ることができることを確保した。

応力比R=0.1とR=0.5の下で、カイル制御システムによって実現された一定振幅荷重と単峰過荷重（過荷重比1.7）の条件下での循環荷重スペクトルをそれぞれ提供した。荷重制御の正確性と安定性は、異なる荷重履歴が亀裂拡張に与える影響を研究するために信頼性のある保障を提供する。

最大荷重下で隣接する3つの測定周期の亀裂経路画像を比較することにより、亀裂位置の識別過程を示した。中間画像は現在周期の亀裂形態であり、上下はそれぞれ前後周期の亀裂形態であり、比較により亀裂を正確に位置決めすることができ、後続の仮想変位引張計の配置に根拠を提供する。

本研究はカイル制御電磁式動力学試験システムを通じて、GH 4169ニッケル基高温合金が650℃高温条件下で、異なる応力比と単峰過負荷がその疲労亀裂拡張挙動に与える影響法則を深く明らかにした。実験データの信頼性と正確性は、使用中のニッケル基高温合金の疲労損傷メカニズムを理解するために重要な技術的支持を提供した。