(57)【要約】【課題】金属部材に発生する亀裂及び発生した亀裂の進展を抑制または阻止することができる亀裂進展阻止構造を提供すること。【解決手段】亀裂進展阻止対象となる金属部材１の表面適所を剛体の剛球３で押圧して形成した点状ディンプル４を設けた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧して形成したディンプルが設けられていることを特徴とする亀裂進展阻止構造。
【請求項２】
前記ディンプルが１または複数箇所に配置された点状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の亀裂進展阻止構造。
【請求項３】
前記ディンプルが連続する線状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の亀裂進展阻止構造。
【請求項４】
亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧してディンプルを形成したことを特徴とする亀裂進展阻止方法。
【請求項５】
前記ディンプルが点状または線状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の亀裂進展阻止方法。
【請求項６】
前記ディンプルが、金属部材の表面に形成された亀裂の端部近傍に形成されることを特徴とする請求項４または５に記載の亀裂進展阻止方法。
【請求項７】
前記ディンプルが、亀裂の延長線上またはこの延長線を挟むように形成されることを特徴とする請求項６に記載の亀裂進展阻止方法。
【請求項８】
亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧してディンプルを形成する亀裂進展防止装置であって、
前記金属部材の表面に押し込まれて圧縮荷重を付与する剛体の押圧部と、前記圧縮荷重の大きさを検出して調整する制御手段と、前記押圧部を前記金属部材の表面を押し込むための荷重発生手段とを具備して構成したことを特徴とする亀裂進展防止装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部材に発生した亀裂の進展を抑制または阻止する亀裂進展阻止構造、亀裂進展阻止方法及び亀裂進展防止装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、金属部材に発生した亀裂の進展を抑制または阻止する手法としては、下記のものが知られている。
第１の手法としては、金属部材に発生した亀裂の先端にストップホールと呼ぶドリル穴を明けるものである。この場合のストップホールは、ストップホールの穴径より少し太いマンドレルを引き抜くことにより、内壁を冷間加工することもある。
第２の手法は、バーニシングと呼ばれるものである。この場合、工作機械を使用することにより、鋼球を軽く押さえながら金属部材の表面を転がし、表面の凹凸をなくすとともに圧縮残留応力を付与することで疲労強度を向上させている。（たとえば、特許文献１参照）
【特許文献１】米国特許第５，８２６，４５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来技術は、下記のような問題点が指摘されている。
第１の手法であるストップホールは、穴縁から新たな亀裂が早期に発生したり、あるいは、亀裂長が穴径分だけ一気に大きくなるという問題があるため、亀裂進展を阻止するという意味ではそれほど大きな効果が得られなかった。また、穴内面に冷間加工を施すことは、亀裂の発生を抑制または阻止するためには効果があるものの、いったん発生した亀裂が進展するのを抑制または阻止するための効果はなく、しかも、施工が面倒になるという問題もあった。
【０００４】
第２の手法であるバーニシングの場合、亀裂の発生を抑制または阻止するための効果はあるものの、発生した亀裂が進展するのを阻止するまでの効果はない。
このように、従来の亀裂進展阻止技術は十分な効果を得られるものではなく、従って、たとえば航空機の機体等においては定期的な点検により亀裂の状態を確認する必要があった。すなわち、亀裂の進展阻止が十分に行われないと、定期的な点検のサイクルを短く設定する必要があってメンテナンス費用を増大させるため、亀裂の進展阻止に有効な技術の開発が望まれている。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属部材に発生する亀裂及び発生した亀裂の進展を抑制または阻止することができる亀裂進展阻止構造、亀裂進展阻止方法及び亀裂進展阻止装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するため、下記の手段を採用した。
本発明に係る亀裂進展阻止構造は、亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧して形成したディンプルが設けられていることを特徴とするものである。
【０００６】
このような亀裂進展阻止構造によれば、金属部材の表面適所にディンプルが形成されることにより、ディンプル及びその周辺は塑性加工域及び圧縮残留応力域となる。従って、亀裂の進展経路にディンプルを形成しておけば、発生した亀裂が進展するためには塑性加工域及び圧縮残留応力域を通ることが必要となり、塑性加工のみで重量の増加を伴うことのないディンプルの形成により亀裂の進展を抑制または阻止することができる。なお、この場合の剛体は、たとえば球体または外周面を平面としたローラ等が好ましい。
【０００７】
上記の亀裂進展阻止構造においては、前記ディンプルが１または複数箇所に配置された点状に形成されていることが好ましく、これにより、ディンプルを要所に設けて局所的な塑性加工域及び圧縮残留応力域を形成することができる。
【０００８】
上記の亀裂進展阻止構造においては、前記ディンプルが連続する線状に形成されていることが好ましく、これにより、連続する線状のディンプルにより、広い領域をカバーする塑性加工域及び圧縮残留応力域を形成することができる。
【０００９】
本発明に係る亀裂進展阻止方法は、亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧してディンプルを形成したことを特徴とするものである。
【００１０】
このような亀裂進展阻止方法によれば、亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧してディンプルを形成することにより、ディンプル及びその周辺は塑性加工域及び圧縮残留応力域となる。従って、亀裂の進展経路にディンプルが形成されると、発生した亀裂が進展する際には塑性加工域及び圧縮残留応力域を通ることとなるので、重量の増加を伴うことなく亀裂の進展を抑制または阻止することができる。
【００１１】
上記の亀裂進展阻止方法においては、前記ディンプルが点状または線状に形成されていることが好ましく、これにより、局所的または広い領域をカバーする塑性加工域及び圧縮残留応力域を形成することができる。
【００１２】
上記の亀裂進展阻止方法においては、前記ディンプルが、金属部材の表面に形成された亀裂の端部近傍に形成されることが好ましく、これにより、亀裂を発見した場合には、最小限のディンプルを要所に形成して塑性加工域及び圧縮残留応力域を形成することができる。
【００１３】
上記の亀裂進展阻止方法においては、前記ディンプルが、亀裂の延長線上またはこの延長線を挟むように形成されることが好ましく、これにより、亀裂の進展は延長線上の塑性加工域または延長線間の圧縮残留応力域を通ることとなる。
【００１４】
本発明に係る亀裂進展阻止装置は、亀裂進展阻止対象となる金属部材の表面適所を剛体で押圧してディンプルを形成する亀裂進展防止装置であって、前記金属部材の表面に押し込まれて圧縮荷重を付与する剛体の押圧部と、前記圧縮荷重の大きさを検出して調整する制御手段と、前記押圧部を前記金属部材の表面を押し込むための荷重発生手段とを具備して構成したことを特徴とするものである。
【００１５】
このような亀裂進展防止装置によれば、金属部材の表面に押し込まれて圧縮荷重を付与する剛体の押圧部と、圧縮荷重の大きさを検出して調整する制御手段と、押圧部を金属部材の表面を押し込むための荷重発生手段とを具備して構成したので、制御手段により調整された圧縮荷重を荷重発生手段が出力し、押圧部が所望の圧縮力で金属部材の表面に押し込まれたディンプルを形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、金属部材の表面適所にディンプルが形成されることにより、ディンプル及びその周辺は塑性加工域及び圧縮残留応力域となるため、亀裂の進展経路近傍にディンプルが形成されていると、発生した亀裂が進展すると塑性加工域及び圧縮残留応力域を通る。塑性加工域は、ディンプルで材料が凹み延ばされて亀裂の開口を小さくするため亀裂の進展を抑制または阻止でき、圧縮残留応力域は、亀裂の進展を阻止する方向の応力が作用して亀裂の進展を抑制または阻止できるので、塑性加工のみで重量の増加を伴うことのないディンプルにより、亀裂の進展を抑制または阻止することができる。この結果、本発明をたとえば航空機の機体等に適用すれば、亀裂の進展が阻止されたことにより定期的な亀裂の点検サイクルを従来より長く設定することが可能になるので、メンテナンス費用を低減するという顕著な効果が得られる。
【００１７】
また、亀裂の発生位置を特定できない新造の金属部材等に適用する場合は、広い領域をカバーするようにディンプルを設けておくことにより、使用後に発生した亀裂の進展方向に必ず塑性加工域及び圧縮残留応力域が存在して亀裂の進展を阻止することができる。
また、亀裂の発生位置を特定できる既存の金属部材等に適用する場合は、最適位置に配置されたディンプルにより局所的な塑性加工域及び圧縮残留応力域が進展経路上に存在するので、最少のディンプル形成により亀裂の進展を確実に阻止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図３は、亀裂進展阻止構造の適用例として、通常スキンストリンガ構造と呼ばれる航空機の機体構造を示している。図示の例では航空機の胴体１０が示されており、この胴体１０は、アルミニウム合金製の外板（スキン）１１を、フレーム１２及びストリンガ１３と呼ばれるアルミニウム合金製の骨材を井桁状に組んだ骨格部材の外側にリベット１４で接合した構成とされる。
このように構成された胴体１０は、繰り返し荷重等を受けることにより亀裂を発生するが、この亀裂が所定値以上に大きくならないよう定めたサイクルで定期的に点検を行っている。
【００１９】
図１に示す第１実施形態の亀裂進展阻止構造は、たとえば上述した外板１１等の金属部材１に発生した亀裂２の進展を抑制または阻止するものである。この構造では、亀裂進展阻止対象となる金属部材１の表面適所を剛体の剛球３で押圧（荷重Ｆ）することにより、金属部材１の表面を略半球形状に窪ませた点状ディンプル４が設けられている。この点状ディンプル４は金属部材１の局所的な塑性変形により形成されたものであり、線状に進展する亀裂２の端部近傍に適宜設ければよい。なお、剛球３の荷重Ｆとディンプル径ｄとの関係は、図８に一例を示すように、荷重Ｆが大きいほど塑性変形のディンプル径ｄも大きくなる。
そして、点状ディンプル４のより好ましい配置は、たとえば図９に示すように、亀裂２の進展方向となる延長線上に１または複数個設けてもよいし、あるいは、たとえば図１０に示すように、亀裂２の延長線を挟むように複数個設けてもよい。なお、図示は省略したが、亀裂２の延長線上及び延長線を挟む位置の両方に複数個の点状ディンプル４を設けてもよい。
【００２０】
このような亀裂進展阻止構造によれば、金属部材１の表面適所に点状ディンプル４が形成されることにより、点状ディンプル４及びその周辺は剛球３に圧縮されて塑性加工域及び圧縮残留応力域となる。従って、亀裂２の進展経路または亀裂２の先端部近傍に点状ディンプル４を形成しておけば、発生した亀裂２が進展して大きくなるためには塑性加工域及び圧縮残留応力域を通ることとなる。このような塑性加工域及び圧縮残留応力域は、ディンプルによって材料が延ばされ亀裂の開口を小さくすることに加えて、亀裂２の進展を促進する引張とは反対の圧縮応力が作用するなど、亀裂２が進展しにくい領域となる。
このため、塑性加工のみで重量の増加を伴うことのない点状ディンプル４を適所に形成すれば、亀裂２の進展が抑制または阻止される亀裂進展阻止構造となるので、たとえば定期点検等で発見された亀裂２の近傍適所に最小限の点状ディンプル４を形成することにより、局所的な塑性加工域及び圧縮残留応力域が要所に形成されて亀裂の進展を抑制または阻止するのに有効な亀裂進展阻止方法となる。
【００２１】
図２に示す第２実施形態の亀裂進展阻止構造は、剛球３を用いた点状ディンプル４に代えて、剛体にローラ３Ａを使用して連続する線状ディンプル４Ａを形成したものである。この場合、ローラ３Ａを亀裂２の近傍適所に押圧して矢印５ａの方向へ移動させると、ローラ３Ａが矢印５ｂのように回転しながら線状ディンプル４Ａを形成する。この線状ディンプル４Ａは、たとえば図２（ａ）に示すように、亀裂２の進展方向となる延長線と交差するように形成すればよい。
このような亀裂阻止構造としても、塑性加工のみで重量の増加を伴うことのない線状ディンプル４Ａが延長線上に形成され、この線上ディンプル４Ａ及びその周辺に塑性加工域及び圧縮残留応力域が形成されて亀裂２の進展を抑制または阻止することができるので、たとえば定期点検等で発見された亀裂２の延長線上に線状ディンプル４Ａを形成することにより、この線状ディンプル４Ａと交差する領域を広域的にカバーして亀裂の進展を抑制または阻止するのに有効な亀裂進展阻止方法となる。
【００２２】
さて、上述した本発明の亀裂進展構造及び亀裂進展阻止方法は、既存の胴体１０に発生した亀裂２を発見した後の亀裂進展阻止として有効なだけでなく、新造する胴体１０に発生する亀裂２の進展阻止にも有効である。新造した胴体１０の場合、亀裂２の発生位置及び進展方向が特定できないため、図４ないし図７に基づいて以下に説明するようなディンプルを形成すればよい。
図４に示す第３実施形態では、リベット構造とした新造の胴体１０において、外板１１の適所に予め点状ディンプル４を形成しておく。この場合、フレーム１２及びストリンガ１３に囲まれた外板１１に対し、フレーム１２及びストリンガ１３と平行に所定のピッチで配列された多数の点状ディンプル４が形成されている。なお、図示の例では、縦方向及び横方向の端から端まで各々２列の点状ディンプル４を直線状に配列してあるが、これに限定されるものではない。
【００２３】
このような点状ディンプル４を予め形成しておくことにより、使用開始後に予測できない位置に発生する亀裂２の進展を最小限に阻止することができる。
具体的に説明すると、たとえばフレーム１２と交差する方向に亀裂２ａ，２ｃが発生した場合、この亀裂２ａ，２ｃが進展すると、その延長線上にはフレーム１２と平行に点状ディンプル４が多数配列されている。このため、亀裂２ａ，２ｃの進展は、点状ディンプル４の塑性加工域または点状ディンプル４の間に形成された圧縮残留応力域に到達して阻止される。
また、ストリンガ１３と交差する方向に亀裂２ｂが発生した場合、この亀裂２ｂが進展すると、その延長線上にはストリンガ１３と平行に点状ディンプル４が多数配列されている。このため、亀裂２ｂの進展は、点状ディンプル４の塑性加工域または点状ディンプル４の間に形成された圧縮残留応力域に到達して阻止される。
【００２４】
図５に示す第４実施形態では、上述した第３実施形態と同様に、外板１１の適所に予め点状ディンプル４を形成しておくが、この場合の点状ディンプル４は、たとえば紙面の右側に示すように、フレーム１２とストリンガ１３とを結合する井桁構造の略対角間を結ぶように傾斜した直線状の配置とされる。あるいは、紙面の左側に示すように、フレーム１２及びストリンガ１３に囲まれた外板１１に対し、点状ディンプル４を井桁形状の対角線と略平行に２列以上の複数列を配列した配置としてもよい。
【００２５】
このような点状ディンプル４を予め形成しても、上述した第３実施形態と同様に、使用開始後に予測できない位置に発生する亀裂２の進展を最小限に阻止することができる。
具体的に説明すると、たとえばフレーム１２と交差する方向に亀裂２ａ，２ｃが発生した場合、及びストリンガ１３と交差する方向に亀裂２ｂが発生した場合には、これらの亀裂２ａ，２ｂ，２ｃが進展すると、その延長線上には必ず直線状に多数配列した点状ディンプル４が存在する。このため、亀裂２ａ，２ｂ，２ｃの進展は、いずれも点状ディンプル４の塑性加工域または点状ディンプル４の間に形成された圧縮残留応力域に到達して阻止される。
【００２６】
図６に示す第５実施形態は、溶接部１５により接合した新造の胴体１０Ａに適用した例を示している。この胴体１０Ａに対し、上述した第３実施形態と同様に、外板１１の適所に予め点状ディンプル４を形成しておく。この場合、フレーム１２及びストリンガ１３に囲まれた外板１１に対し、フレーム１２及びストリンガ１３と平行に所定のピッチで配列された多数の点状ディンプル４が形成されている。
このような構成としても、上述した第３実施形態と同様に、使用開始後に予測できない位置に発生する亀裂２の進展を最小限に阻止することができる。
【００２７】
次に、図７に示す第６実施形態は、リベット構造とした新造の胴体１０に対し、外板１１の適所に予め線状ディンプル４Ａを形成しておく。この場合、フレーム１２及びストリンガ１３に囲まれた外板１１に対し、フレーム１２及びストリンガ１３と平行に直線状とした線状ディンプル４Ａが形成されている。なお、図示の例では、縦方向及び横方向の端から端まで各々２本の線状ディンプル４Ａを所定の間隔で形成してあるが、これに限定されるものではない。
【００２８】
このような線状ディンプル４Ａを予め形成しておくことにより、使用開始後に予測できない位置に発生する亀裂２の進展を最小限に阻止することができる。
具体的に説明すると、たとえばフレーム１２と交差する方向に亀裂２ａ，２ｃが発生した場合、この亀裂２ａ，２ｃが進展すると、その延長線上にはフレーム１２と平行な線状ディンプル４Ａが形成されている。このため、亀裂２ａ，２ｃの進展は、線状ディンプル４Ａの塑性加工域及び圧縮残留応力域に到達して阻止される。
また、ストリンガ１３と交差する方向に亀裂２ｂが発生した場合には、この亀裂２ｂが進展すると、その延長線上にはストリンガ１３と平行な線状ディンプル４Ａが形成されている。このため、亀裂２ｂの進展は、線状ディンプル４Ａの塑性加工域及び圧縮残留応力域に到達して阻止される。
【００２９】
ところで、上述した点状ディンプル４の径（ディンプル径ｄ）と亀裂長さａの進展との関係について、ディンプル径ｄを変化させて実験した結果を図１１に示して説明する。このディンプル径ｄは、図８に示すように、剛球３に負荷する荷重Ｆを変化させることにより調整可能な値である。すなわち、同一素材（実験では２０２４−Ｔ３アルミを使用）の金属材料１に対し、同一径（実験では直径１０ｍｍ）の剛球３で荷重Ｆを負荷する場合には、荷重Ｆの値が大きくなるほどディンプル径ｄも大きくなる。
図１１に示す実験結果によれば、ディンプル径ｄが大きいほど金属材料１が破損に至るまでのサイクル数は多くなり、亀裂２の進展を阻止して寿命が延びていることが分かる。これは、点状ディンプル４の形成に大きな荷重Ｆが作用することにより、金属が凹み延ばされることで亀裂の開口を小さくすることに加え、点状ディンプル４の周辺に同心円状に延びる塑性加工域及び圧縮残留応力域が広いためであると推測される。なお、金属材料１の破損は、亀裂長さａが略垂直に立ち上がった時点となる。
【００３０】
次に、上述した点状ディンプル４の配置について、亀裂２の延長線上に配置した図９の構成と、亀裂２の延長線を挟むように配置した図１０の構成とについて、繰り返し荷重のサイクル数と亀裂長さａの進展との関係を実験した結果を図１２に示して説明する。
図１２に示す実験では、ディンプル径ｄが３ｍｍの点状ディンプル４を採用し、亀裂２の延長線上を挟む点状ディンプル４の間隔は４ｍｍとした。この結果、点状ディンプル４を亀裂２の延長線上に配置するよりも、亀裂２の延長線を挟んで二つの点状ディンプル４を配置する構成が長寿命であることが分かる。これは、亀裂２の進展経路が両側から圧縮を受けるため、大きな圧縮残留応力が作用しているためと推測される。
【００３１】
続いて、上述した点状ディンプル４や線状ディンプル４Ａを金属部材１の表面に形成する亀裂進展防止装置の実施形態について、図１３ないし図１５に基づいて説明する。
図１３に示す亀裂進展阻止装置２０は、亀裂進展阻止対象となる金属部材１の表面適所を剛体の剛球３で押圧して点状ディンプル４を形成するものである。この亀裂進展防止装置２０は、定盤６上に載置された金属部材１の表面に押し込まれて圧縮荷重を付与する剛体の押圧部２３と、圧縮荷重の大きさを検出して調整する制御手段となるロードセル２４と、押圧部２３を金属部材１の表面を押し込むための荷重発生手段となるアクチュエータ２５とを具備して構成される。この場合の押圧部２３は、剛球３と、この剛球３が落下するのを防止する剛球保持部２１と、剛球保持部２１を固定支持するとともに、上端部側がロードセル２４に連結されたホルダ２２とにより構成される。
【００３２】
このような亀裂進展防止装置２０によれば、アクチュエータ２５が動作して圧縮荷重Ｆを出力すると、この圧縮荷重Ｆはロードセル２４及び押圧部２３を介して剛球３を金属部材１の表面に押し込む。このとき、ロードセル２４は、検出した圧縮荷重Ｆの大きさが所定の値となるように調整する制御信号をアクチュエータ２５に出力する。この結果、制御手段のロードセル２４により調整された所定の圧縮荷重Ｆを荷重発生手段のアクチュエータ２５が出力し、押圧部２３の剛球３が所望の圧縮力で金属部材１の表面に押し込まれるので、所望のディンプル径ｄとした点状ディンプル４を容易に形成することができる。
【００３３】
図１４に示す第１変形例の亀裂進展防止装置３０は、定盤６上に載置された金属部材１の表面適所を複数個の剛球３で同時に押圧し、所定の間隔で隣接する複数の点状ディンプル４を同時に形成するものである。この亀裂進展防止装置３０は、金属部材１の表面に押し込まれて圧縮荷重を付与する剛体の押圧部３３と、圧縮荷重の大きさを検出して調整するロードセル３４と、押圧部３３を金属部材１の表面を押し込むためのアクチュエータ３５とを具備して構成される。この場合の押圧部３３は、複数の剛球３と、この剛球３が落下するのを防止する剛球保持部３１と、剛球保持部３１を固定支持するとともに、上端部側がロードセル３４に連結されたホルダ３２とにより構成される。
【００３４】
このような亀裂進展防止装置３０によれば、アクチュエータ３５が動作して圧縮荷重Ｆを出力すると、この圧縮荷重Ｆはロードセル３４及び押圧部３３を介して複数の剛球３を金属部材１の表面に押し込む。この結果、ロードセル３４により調整された所定の圧縮荷重Ｆをアクチュエータ３５が出力し、押圧部３３に配設された複数の剛球３が所望の圧縮力で金属部材１の表面に押し込まれるので、所望のディンプル径ｄとした点状ディンプル４を所定の間隔で同時に形成することができる。
【００３５】
最後に、図１５に示す第２変形例の亀裂進展防止装置４０は、金属部材１の表面適所をローラ３Ａで押圧し、線状ディンプル４Ａを形成するものである。この亀裂進展防止装置４０は、金属部材１の表面に押し込まれて圧縮荷重を付与する剛体の押圧部４１と、圧縮荷重の大きさを検出して調整するロードセル４２と、押圧部４１を金属部材１の表面を押し込むためのアクチュエータ４３とを具備して構成される。この場合の押圧部４１は、ローラ３Ａの回転を自在に支持するとともに、上端部側がロードセル４２に連結された構成とされる。
なお、図中の符号４４は金属部材１を載置する移動台、４５は定盤６と移動台４４との間に介在させたローラ部材であり、移動台４４とともに金属部材１側が移動するようになっている。
【００３６】
このような亀裂進展防止装置４０によれば、アクチュエータ４３が動作して圧縮荷重Ｆを出力すると、この圧縮荷重Ｆはロードセル４２及び押圧部４１を介してローラ３Ａを金属部材１の表面に押し込む。この結果、ロードセル４２により調整された所定の圧縮荷重Ｆをアクチュエータ４３が出力し、押圧部４１に配設されたローラ３Ａが所望の圧縮力で金属部材１の表面に押し込まれるので、移動台４４とともに定盤６上を移動する金属部材１に線状ディンプル４Ａを形成することができる。
【００３７】
このように、上述した本発明によれば、金属部材１の表面適所に点状または線状のディンプルが形成されることにより、ディンプル及びその周辺は塑性加工域及び圧縮残留応力域となる。亀裂２の進展経路にディンプルが形成されていると、発生した亀裂が進展することにより塑性加工域及び圧縮残留応力域を通ることとなる。従って、塑性加工域においては、金属が凹み延びることで亀裂の開口を小さくして亀裂２の進展が抑制または阻止され、さらに、圧縮残留応力域においては、進展を阻止する方向の応力を受けるため亀裂２の進展が抑制または阻止される。
この結果、塑性加工のみで重量の増加を伴うことのない点状ディンプル４及び線状ディンプル４Ａの形成により亀裂２の進展を抑制または阻止することができるようになり、たとえば航空機の機体等にこれを適用すれば、亀裂２の進展が阻止されたことにより定期的な亀裂の点検サイクルを従来より長く設定することが可能になる。
【００３８】
また、亀裂２の発生位置を特定できない新造の金属部材１等に適用する場合は、広い領域をカバーするように点状ディンプル４の配列または線状ディンプル４Ａを設けておくことにより、使用を開始した後に発生する亀裂２の進展方向に必ず塑性加工域及び圧縮残留応力域が存在するため、亀裂２の進展を阻止することができる。
また、亀裂２の発生位置を特定できる既存の金属部材１等に適用する場合は、最適位置に配置された点状ディンプル４または線状ディンプル４Ａにより形成された局所的な塑性加工域及び圧縮残留応力域が進展経路上に存在するので、少ないディンプル形成により亀裂２の進展を確実に阻止することができる。
【００３９】
また、点状ディンプル４及び線状ディンプル４Ａは、ディンプル形成位置等の条件に応じて組み合わせた使用が可能である。
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、たとえば適用が航空機の機体構造に限定されないなど、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において適宜変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の第１実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の第２実施形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】航空機の機体構造例として、胴体の一部を示す斜視図である。
【図４】本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の第３実施形態を示す平面図である。
【図５】本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の第４実施形態を示す平面図である。
【図６】本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の第５実施形態を示す平面図である。
【図７】本発明に係る亀裂進展阻止構造及び亀裂進展阻止方法の第６実施形態を示す平面図である。
【図８】剛球に押圧する荷重Ｆとディンプル径ｄとの関係を示すグラフである。
【図９】点状ディンプルを亀裂の延長線上に配設する構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１０】亀裂の延長線を挟んで両側に点状ディンプルを配設する構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１１】ディンプル径を変化させて繰り返し応力による亀裂長さａの進展を実験により比較した結果を示す図である。
【図１２】点状ディンプルを亀裂の延長線上に配設した場合と、亀裂の延長線を挟んで両側に点状ディンプルを配設した場合について、繰り返し応力による亀裂長さａの進展を実験により比較した結果を示す図である。
【図１３】本発明による亀裂進展防止装置の一実施形態を示す正面図である。
【図１４】図１３の第１変形例を示す正面図である。
【図１５】図１３の第２変形例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）の側面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１    金属部材
２    亀裂
３    剛球（剛体）
３Ａ    ローラ（剛体）
４    点状ディンプル
４Ａ    線状ディンプル
１０    胴体
１１    外板（スキン）
１２    フレーム
１３    ストリンガ
２０，３０，４０    亀裂進展防止装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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