交通機械工学科

赤間 誠

アカマ マコト  (Akama Makoto)

基本情報

所属
大阪産業大学 システム工学部 システム工学科 教授
学位
Doctor Engineering(Tohoku University)
博士(工学)(東北大学)

研究者番号
70425867
J-GLOBAL ID
201301098055797812
researchmap会員ID
7000005156

論文

 36
  • Makoto Akama, Masahiro Tsukahara, Benjamin Guennec, Shinya Matsuda, Tatsuo Sakai
    Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures 2026年9月23日  査読有り筆頭著者
    ABSTRACT Rotary‐bending fatigue tests were carried out using induction‐hardened (IH) and press‐fitted (PF) specimens with a non‐IH axle component to evaluate the effects of induction hardening and press fitting on the fatigue behavior of railway axle steel up to the very‐high‐cycle fatigue (VHCF) regime. Induction hardening increased the fatigue limit by about 350 MPa. Fractures in the IH specimens were classified into three types based on their location and mode. These types were successfully explained using local fatigue strength, stress distributions, and microstructural observations. In contrast, press fitting reduced the fatigue limit by about 200 MPa due to stress concentration and fretting‐induced surface roughening.
  • Makoto Akama
    Machines 13(10) 970-970 2025年10月21日  査読有り
    Rolling contact fatigue (RCF) and wear are the primary types of damage found in rails and wheels, and these often compete with each other. This paper presents a comprehensive review of studies on RCF and wear of rails and wheels, focusing on their competition. First, RCF and wear in actual rails and wheels are discussed. Next, theory and models for RCF cracks are presented—from crack initiation, through short and long crack growth, to crack branching and branch crack growth. Then, different wear forms, wear regimes, and their theories and models are introduced. Several studies analyzing the competition between RCF and wear are discussed. Finally, current gaps or problems of the studies on RCF and wear of rails and wheels are identified, and recommendations for future work are provided. This review aims to assist researchers who investigate and address the problems associated with RCF and wear of rails and wheels.
  • Wijitpatima Chawanat, Makoto Akama
    Tribology Online 19(4) 277-286 2024年7月7日  査読有り
    A railway wheel flat occurs when the wheel locks and slides along the rail, forming a white etching layer (WEL) just under the flat surface where rolling contact fatigue cracks often form that can propagate into the wheel and spall during service. This study comprehensively investigated the influencing factors on wheel crack propagation that lead to spalling. Experiments were conducted to test wheel specimens with WELs of various dimensions, and simulations were performed to evaluate the stresses near the WELs as well as the rate and direction of crack propagation.
  • 王 呉桐, 赤間 誠, 塚原 真宏, 三阪 佳孝, 松田 伸也, ゲネック ベンジャミン, 酒井 達雄
    材料 72(3) 161-167 2023年3月15日  査読有り
    Rotating bending fatigue tests were performed to investigate the effect of induction hardening (HQI) on the very high cycle fatigue (VHCF) properties of the axle steel. In addition, finite element analyses (FEA) and scanning electron microscope (SEM) observations were conducted to elucidate the fundamental behavior. The results obtained are summarized as follows; (1) It was found that the fatigue strength of the axle steel was improved by almost 300 MPa in VHCF region by HQI, (2) A lot of specimens of the HQI had fractured in VHCF region, therefore, the consideration of VHCF properties should be taken into account in the design of railway axles, (3) Crack initiation sites can be classified into three forms; the surface of the HQI layer in the minimum section, the base metal beyond the HQI layer in the axial direction, and the internal base material in the minimum section. These can be reconfirmed through the comparison between the local fatigue strength distribution and the bending stress distribution obtained by FEA.
  • 髙橋 優雅, 赤間 誠
    トライボロジスト 67(8) 567-580 2022年8月15日  査読有り
    列車は一般的に折り返し運転を行い,終着駅に到着すると進行方向が逆になるため,車輪の転がり方向も逆になる。そのため車輪の回転方向を反転させることで,車輪踏面のき裂進展や摩耗がどのように変化するかを調べることは重要である。本研究では,転がり接触疲労(RCF)き裂および摩耗の挙動に及ぼす影響を調べるため,様々な条件下で二円筒摩耗疲労試験を実施した。また,これらの試験結果を明らかにするため,有限要素解析(FEA)を実施した。潤滑条件下では,すべり率1%の場合,車輪試験片の転がり方向を逆転させると累積摩耗量が増加する傾向があった。一方乾燥条件下では,逆転前後で摩耗量にほとんど変化は見られ なかった。FEA により,車輪試験片を逆転させた場合,RCF き裂に潤滑油が閉じ込められ,き裂面間の摩擦係数が低下し,せん断モードき裂が進展して疲労摩耗が増加することが示唆された。

MISC

 7

書籍等出版物

 2
  • 赤間誠, 阿部豊, 石塚弘道, 于強, 織田伸吾, 加藤肇彦, 河本洋, 小熊規泰, 酒井達雄, 桜井茂雄, 佐藤憲一, 白木渡, 白鳥正樹, 鈴木誠, 坪井学, 服部成雄, 藤山一成, 吉永隆治, 吉村達彦 (担当:共著)
    養賢堂 2008年11月 (ISBN: 9784842504452)
    信頼性工学の基礎概念・基礎理論・試験及び設計法など、実製品の信頼性保証技術が纏められており、産業界の現場で実際に信頼性工学を応用する際に必要となる具体的な応用手法を中心テーマとしている。私の担当部分では、新幹線電車車軸の輪座で発生するき裂の不確かな進展速度の値を評価するために、ベイズ解析を行なった。その結果、破壊確率のより信頼性のある値が得られた。
  • M. Akama, H. Ishizuka, E. Andersson, H.V.Bahr, E.Berg, H.Bj?rck, J.Blomerius, A.H.Kaas, J.Madejski, J.Grabczyk, L.Hhoudour, D.Dooze, J.L.Bruyelle, A.Filip (担当:共著)
    WITPRESS 1999年 (ISBN: 1853127841)
    鉄道の安全性は、特に最近の高速鉄道における速度向上により、関心が高まっている。そこでこの本は、各国の専門家による広範囲にわたる安全性の評価手法の適用例を含んだものである。第一章は私による確率論的破壊力学の新幹線車軸への適用、第二章はステンレス車体の衝突解析、第三章はドイツ浮上式鉄道トランスラピッドの安全性技術などが収録されている。

講演・口頭発表等

 62
  • 赤間 誠
    M&M2026材料力学カンファレンス 2026年9月24日
    鉄道車輪のフラットは、車輪が固着してレール上を滑走し、フラット面の下に白色腐食層(WEL)が形成されることで発生する。転がり接触疲労き裂は、しばしばWEL内で発生し、車輪内部へと伝播し、最終的に運行中に剥離を引き起こす。本研究では、車輪の転がり方向の逆転が、剥離や摩耗につながるき裂伝播挙動に及ぼす影響を調査するため、二円筒摩耗・疲労試験を実施した。また、実験結果の考察を行うために、有限要素解析(FEA)も実施した。潤滑条件下では、車輪試験体の転がり方向を逆転させた後に、WELの剥離により累積摩耗量が増大した。FEAの結果、転がり方向の逆転により、WELの縁に沿って伝播する亀裂内に潤滑剤が閉じ込められ、亀裂面間の摩擦係数が低下し、モードII(せん断モード)のき裂成長が促進されたことで、疲労摩耗が加速されたことが示された。
  • 赤間 誠
    日本機械学会2026年度年次大会 2026年9月7日
    鉄道レールの頭部におけるき裂は、車輪とレールの繰り返しの接触によって生じる転がり接触疲労(RCF)によって発生・進展することがある。これらのき裂は、最終的には深刻なレール破損や事故につながる可能性がある。レールの疲労寿命を正確に予測するためには、き裂の発生、短いき裂の進展、長いき裂の進展、き裂の分岐、および分岐き裂の進展といったメカニズムを解明することが不可欠である。各段階を正確に予測できれば、鉄道の安全性の向上と、費用対効果の高い保守計画の策定が可能となる。本研究は、鉄道レールにおけるRCFき裂の全寿命を予測できる全寿命シミュレーションモデルの開発を目的としている。
  • Yū KAWAGUCHI, Makoto AKAMA
    IHHA2025 2025年11月19日
    Railway wheels suffer from wear and rolling contact fatigue (RCF) during operation. When passing through a curve, the throat of wheel flange comes into contact with the gauge corner on the outer rail with high slip ratio and high load, resulting in severe wear and RCF. Stellite 6 can be laser clad on top of the throat in order to improve wear and RCF life. In this study, twin-disc tests have been used to assess the suitability of Stellite 6 as a cladding material even at high slip ratio. The material was clad on top of wheel discs and was tested against a disc of rail material under dry and wet conditions. Also, the laser cladding process and subsequent twin-disc tests were simulated numerically using the finite element (FE) method. The resulting wear and RCF performances of the clad layer is vastly improved over conventional materials even at the high slip ra-tio. Residual stress measurements were carried out for validation of the results from the FE simulations showing good correlation.
  • 赤間 誠
    トライボロジー会議2025 春 東京 2025年5月28日
  • Makoto AKAMA
    9th International Conference on Very High Cycle Fatigue (VHCF9) 2024年6月28日

所属学協会

 7

共同研究・競争的資金等の研究課題

 1

産業財産権

 3
  • 赤間誠, 中島省吾
    熱応力に対する安全性がより高く、軽量化を図ることができる一体圧延形の鉄道車両用車輪である。ボス部と曲板部の接合部のうち、フランジ側ボス近傍曲線がボス大径端外周接続面の輪郭線に滑らかに接しており、フランジ側ボス近傍曲線の曲率半径は大きく、ほぼ平面に近い。このため、輪重と横圧が作用した場合、または輪重と背面横圧が作用した場合でも、フランジ側ボス近傍曲線の部分には応力集中はほとんど発生せず、車輪の強度が向上し、安全率が高くなっている。
  • 桐村勝也, 木川武彦, 町田洋人, 木本栄治, 赤間誠
    鉄道車輪の表面に示温塗料を塗装し、この塗膜が車輪の異常加熱によって起こる変色、はくり等の熱劣化状態から、車輪の異常加熱を、目視により検知する。
  • 赤間誠, 木川武彦, 木本栄治
    車輪の形状最適化の方法及び装置において、踏面ブレーキにより生じる熱応力を解析し、その分布が均一である場合に、輪重・横圧によって生じる機械的応力を解析し、これが設定応力を満たしている場合に、そのときの形状を車輪の最適形状とする。

研究テーマ

 2
  • 研究テーマ
    転がり接触疲労に関する研究
    キーワード
    転がり接触疲労,車輪,レール,数値解析
    概要
    車輪とレールには,接触によってき裂が発生する場合がある。そのき裂の発生時期,き裂の進展速度などを,数値解析手法で予測する。
    研究期間(開始)
    2001/04/01
  • 研究テーマ
    鉄道部材の健全性評価に関する研究
    キーワード
    健全性評価,車軸,車輪,レール,数値解析
    概要
    車軸,車輪,レールなどの鉄道車両部品,軌道部材について,数値解析的手法で発生応力などを解析し,それらの構造健全性を評価する。
    研究期間(開始)
    2001/04/01