助成研究成果報告書Vol.35

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図8にテーパープラグと試験片間の摩擦係数を推定するための解析方法を示す．まず，ストロークs1までの摩図7. ストローク5 mmまでの実験とFEM解析での押込荷重線図 W重荷込押グラプーパーテW重荷込押グラプーパーテ2s1sNk(Nk(00 86420)012345 543210)0 3 図8. 摩擦係数推定のための解析方法 図6. 試験後の試験片内面とテーパープラグの観察結果 図9に各Stepの押込荷重線図を示す．Step2での立ち上がり時の押込荷重は，2 > 1 の時，Step1の最大荷重より大きい．そこで，各Stepでの押込荷重線図は差分法を用いて書き直す． 図9. 各Stepの押込荷重線図 図10に，Step2でのFEMと実験の押込荷重線図を示す．Step1では，実験の荷重線図が =の押込荷重線図と一致する．Step2では，の値が0.175の時，解析の押込荷重線図は実験の押込荷重線図と重なる．一方で，の値を0.1または0.25の時，解析の押込荷重線図は実験の押込荷重線図と重ならない．そのため，Step2での実際の応力やひずみの分布は，＝0.175の解析結果と類似すると考える． ４．テーパープラグと試験片間の摩擦係数の推定法 図7にストローク5mmまでの実験とFEM解析の押込荷重線図を示す．ストローク1.3 mmまでは，=0.1の線図と実験の線図はほぼ重なる．ストロークが1.3 mm以上になると実験時の荷重は=0.1の線図よりも大きくなる．この時点で実際の変形は=0.1が一定の変形と異なる．これまで摩擦係数を推定するためにノモグラフを作成し摩擦係数を推定してきた．しかし, 実験中の摩擦係数の変化を考慮した解析が必要であると考える．斎木ら11) 12)はリング試験中の工具と試験片間の摩擦係数の変化を推定するた３・４ 試験後の試験片内面とテーパープラグの観察 図6に試験後の試験片内面とテーパープラグの観察結果を示す．各潤滑条件において，ストローク 20 mm以降から深い傷が試験片内面に発生している．テーパープラグ上の凝着が20 mm以降から発生したと考える．テーパープラグ上に凝着が発生すると材料間でのせん断を生じるためテーパープラグと試験片間の摩擦係数の正確な推定は困難である． めに摂動逆解法を提案し，リングの変形データと数値解析を用いてステップごとの摩擦係数の探索と推定を行った． ストロークs(mm)擦係数を1と決める．この工程がStep1とする．1の押込荷重線図が実験の押込荷重線図と重なったら，Step1の解析結果を次の工程に引き継がせる．そうでなければ，摩擦係数を変えてStep1を解析させる．次に，Step2 では，ストロークs1からs2までのテーパープラグと試験片間の摩擦係数を2とする．その後，同様の手法をとる．これら繰り返し計算を用いて，外周を拘束しないテーパープラグ通し試験でのテーパープラグと試験片間の摩擦係数を推定する． テーパープラグと試験片間の摩擦係数初期押込方向潤滑箇所テーパープラグ試験片テーパープラグ+試験片押込方向実験値第一ステップ第一ステップ第二ステップ1010203040 /mm= 0.410/mm= 0.3= 0.2= 0.1= 00 ≦ストロークs≦s1=0.1=112ストロークs(mm)=0.25=0.175=0.10第二ステップs1≦s≦s2実験値=2− 367 −