低サイクル疲労寿命予測は,CPFEMに基づいて,水素チャージされたHRB400鋼

科学分野:

• 材料科学
• 機械工学
• 腐食工学

背景:

• 従来の疲労寿命予測方法は費用がかかり,データも多く必要になります.
• 変形不均一性を用いて水素環境における金属の疲労を予測する研究は限られている.
• 水素の脆さは 材料の性能に大きな影響を与えます

研究 の 目的:

• HRB400鋼の低サイクル疲労 (LCF) 行動に対する水素前充電の影響を調査する.
• 水素環境でのLCF寿命を予測するための新しい疲労指標 (FIP) を開発する.
• 疲労寿命とマイクロスケール変形不均一性の関係を確立する.

主な方法:

• ホットロール・リブ・バー・グレード400 (HRB400) の疲労試験
• 結晶の可塑性有限要素法 (CPFEM) のシミュレーション
• 新しいFIPの開発には,水素の脆性指数,軸張力変動係数,およびマクロスコーピックストレスの比率が含まれています.

主要な成果:

• 水素充電は循環ヒステリースを変化させ,LCFの寿命を短縮しました.
• 新しいFIPは,水素で充電されたHRB400鋼のLCF寿命を誤差2倍で正確に予測しました.
• FIPは,マイクロスケール変形に対する水素充電効果とストレスの影響を効果的に考慮します.

結論:

• 水素プリチャージは HRB400鋼のLCF抵抗を大幅に低下させる.
• 開発されたCPFEMベースのFIPは,水素環境でのLCF寿命を予測するための信頼できる方法を提供します.
• このアプローチは,従来の疲労予測方法の限界を克服します.