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岩石内にき裂分岐を発生させる実験手法の開発と分岐条件の基礎的研究

Research Project

Project/Area Number 16686008
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

木田 勝之  大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 助手 (00271031)

Project Period (FY) 2004 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥27,170,000 (Direct Cost: ¥20,900,000、Indirect Cost: ¥6,270,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2004: ¥22,620,000 (Direct Cost: ¥17,400,000、Indirect Cost: ¥5,220,000)
Keywordsき裂 / 破壊力学 / 接触 / 転がり疲労 / セラミックス / 断層 / 磁性 / 破壊 / 接触応力
Research Abstract

本研究の目的は,例えば千島海溝部の北米大陸プレートと太平洋プレート境界に代表されるプレート境界の破壊をシミュレートするための「プレート境界の力学条件および,境界条件を満たす」実験方法を確立することである.これまでに,東京大学のOhnaka & Matsu'uraらは,実験室規模の破壊現象と地球規模の地震と断層破壊を統一的に扱う構成則を研究しているため,実験室レベルで先に示した力学条件と境界条件を満たす実験手法を確立することができれば,この統一則とあわせ,地震を理解するための画期的研究手段を手に入れることができる.本課題では,その基礎的な研究を行なった.
セラミックス,鋼材や花崗岩の予き裂の導入手法について実験的検討を行なった.エンドミル・硬さ試験機を用いてき裂を内部に発生させ,断面観察・透過光観察により詳細にき裂を調べた.また,力学的に3軸圧縮下でプレートにせん断応力を負荷する模擬実験としてセラミックスと鋼材に転がり疲労試験を実施し,疲労させた試験片の断面観察を行ない,内部き裂の分岐挙動を詳細に観察した.特に,鋼材ではき裂発生前後の磁場特性の変化を調べることにより,き裂の挙動をより詳細に観察することができる.そこで磁場測定を行なうことができる環境を整え,き裂の進展過程で変化する磁場の特性を調べた.さらに,接触応力下のき裂と応力分布の関係を解析した.
以上により,岩石の予き裂導入とその進展挙動の基礎データを得た.また鋼材・セラミックスには転がり疲労試験を実施することにより内部き裂の分岐を発生させることに成功した.またき裂進展挙動を光学・電子顕微鏡に加え磁気測定機により観察した.その結果分岐挙動の詳細が得られたことに加え、特に,高炭素鋼は極めて微弱ではあるが,き裂進展時に検出可能な磁性変化を有することが確かめられた.さらに応力と分岐挙動の関係は,内部方向へ進展するき裂のアスペクト比で統一的に説明可能であるという結果を得た.

Report

(3 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2006 2005 2004 Other

All Journal Article (9 results)

  • [Journal Article] Flaking failures originating from micro-holes of bearings under rolling contact fatigue, pp. 1021-1030 (2006)2006

    • Author(s)
      Katsuyuki KIDA, Kazuhiro YOSHIDOME, Koshiro YAMAKAWA, Hisashi HARADA, Noriyasu OGUMA
    • Journal Title

      Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Blackwell 29

      Pages: 1021-1030

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Static and fatigue strengths of pre-cracked silicon nitride balls under pressure load2005

    • Author(s)
      Katsuyuki Kida, et al.
    • Journal Title

      International journal of fatigue(Elsevier) 27

      Pages: 165-175

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flaking failure originated from a single surface crack in silicon nitride under rolling contact fatigue2005

    • Author(s)
      Katsuyuki Kida, et al.
    • Journal Title

      Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures(Blackwell) 28

      Pages: 1087-1097

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Static and fatigue strengths of pre-cracked silicon nitride balls under pressure load2005

    • Author(s)
      Katsuyuki KIDA, 他3名
    • Journal Title

      International Journal of Fatigue, Elsevier 27

      Pages: 165-175

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 浸炭したSCM415鋼の長寿命転がり疲労特性とき裂発生深さ2004

    • Author(s)
      木田勝之, 他5名
    • Journal Title

      日本材料学会「材料」 53・5

      Pages: 487-492

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 窒化けい素のせん断応力下におけるき裂進展挙動と転がり疲労下におけるき裂進展挙動(モードIIで進展する表面き裂の特徴)2004

    • Author(s)
      木田勝之, 麻生博行
    • Journal Title

      日本機械学会「日本機械学会論文集(A編)」 70・691

      Pages: 504-509

    • NAID

      110004998707

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Crack initiation from micro surface holes in bearings under rolling contact fatigue2004

    • Author(s)
      Katsuyuki KIDA, 他4名
    • Journal Title

      Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Blackwell 27・6

      Pages: 481-493

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Surface crack growth of silicon nitride bearings under rolling contact fatigue2004

    • Author(s)
      Katsuyuki KIDA, 他3名
    • Journal Title

      Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Blackwell 27・8

      Pages: 657-668

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Flaking failure originated from a single surface crack in silicon nitride under rolling Contact Fatigue

    • Author(s)
      Katsuyuki KIDA, Makoto SAITO
    • Journal Title

      Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures, Blackwell (印刷中)

    • Related Report
      2004 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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