延性破壊の微視的機構に関する研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03402026
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 塩谷 義 東京大学, 工学部, 教授 (30013733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 勝彦 東京大学, 工学部, 助手 (30010911)
• Keywords: 延性破壊 / ボイド / 引き張り試験 / 超音波探傷 / 応力3軸度 / 構成方程式 / 寸法効果 / ディンプル

Research Abstract

熱処理により、超音波の透過特性を改善したS45C炭素鋼を加工し、ノッチ付引張り試験片を得た。これに対して万能引張り試験機による破断実験を行なった。破断前後の微少時間において、試験片に対して超音波を透過させ、その減衰特性からボイドの成長過程をリアルタイムに観察した。この際、従来は透過波の観察に限られていたが、今回は試験装置の改良、および熱処理法の改善により、反射波の観察が可能となった。その結果、ボイドの検出感度を大幅に改善することが出来た。この実験の結果、ボイドの成長挙動に対し、応力3軸度で表わされる複合応力状態、及びボイド核の密度等との関係における知見を得た。さらに、試験後の破断面を走査電子顕微鏡視野内で観察し、ボイドの最終形態であるディンプルの形状、大きさ、分布を調べた。その際、平成3年度購入の走査像解析装置(SIA)を使用している。SIAの使用により、ディンプルの3次元形状を測定することが可能であるが、現在この点に関する予備的な観察を行なっている。さらに、同じく平成3年度購入のエネルギー分散型X線解析装置(EDS)を使用し、ボイド発生点の成分分析を行い、ボイドの発生に関する力学的特性の解明を試みている。
理論解析に関しては、ボイドの成長モデルを新たに作成し、応力3軸度と構成方程式が、ボイドの体積変化、及び形状変化に対して及ぼす影響を調べている。このモデルは、形状の自由度の存在、及び様々なタイプの構成方程式を評価出来る点等の特長を有している。
以上の実験結果を理論解析と対応付けることにより、延性一脆性遷移における寸法効果の出現と微視的機構との関係を論ずることが可能になるが、現在この点に関して取り組んでる。

Research Products

• [Publications] 塩谷 義: "材料の破壊の基礎(I)" 日本ガスタービン学会誌. Vol.20No.78. 10-15 (1992)
• [Publications] 塩谷 義,森本 哲也: "延性破壊における、楕円空孔成長モデル" 日本機械学会論文集A編. 58. 75-80 (1992)