放射光CTに基づく有限要素解析によるアルミニウム鋳造合金の疲労損傷評価

摘要

アルミニウム鋳造合金は，比強度および生産性が高いことから，自動車をはじめとする輸送機器に多用されているが，铸造欠陥に起因する強度信頼性の低さが適用範囲の拡大を阻害している.著者らは，アルミニウム鋳造合金を対象に，低サイクル疲労試験と放射光CTその場観察を実施し，4D可視化の結果から，シリコン粒子の割れおよびAl-Si界面の剥離がき裂発生起点となることを確認している.また現在は，破損した粒子の幾何学的および力学的特徴を精査しており，低サイクル疲労により破損する粒子の条件を検討している.この微視的な破損条件が設定できれば，破損し易い粒子を簡易的に評価することが可能となり，そのようなシリコン粒子が混入しない製造条件を策定できれば，アルミニウム鋳造合金の強度信頼性を飛躍的に向上できると期待できる.本報では，放射光CT画像を用いたイメージベース弾塑性有限要素解析を実施し，疲労負荷によるシリコン粒子まわりの応力·ひずみの変化を明らかにし，その破損モードへの影響を検証する.