有限塑性変形状態の超音波による非破壊材料評価

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650069
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 小林 道明 北見工業大学, 工学部, 教授 (20105539)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 節男 北見工業大学, 工学部, 助手 (20113714) ; 道端 久紀 北見工業大学, 工学部, 助教授 (30003198)
• Keywords: 超音波 / 非破壊材料評価 / 有限塑性変形 / 集合組織 / 微視的構造 / 微視すべり線 / 降状曲面

Research Abstract

材料中を伝搬する超音波の速度や減衰が結晶構造、集合組織、残留応力分布,空孔分布等の材料の微視的構造と深く関連していることにより塑性変形の進展に伴なう降状曲面、集合組織の変化や局所すべり帯の発生を超音波を用いて非破壊的に評価するための研究を進めている。この一連の研究においては、塑性異方性の発達により生ずる材料の損傷を弾性定数の劣化に注目して関連づけており、その際に弾性定数の変化とのかかわり合いで幾何学的形状変化と集合組織の発達とによる影響を主たる要因として定式化し、塑性異方性発達に関するマイクロメカニックスモデルを構成した。特に本年度の研究においては、超音波による非破壊材料評価に関する研究の一環として、塑性変形によるアルミニウム合金の微視的構造変化の推定を試みた。とりわけ、焼鈍処理材と無処理材との比較により通常のひずみ測定等の巨視的現象を利用した方法では検出が因難と思われる微視的構造変化の推測を行なうとともにその妥当性について検討し、超音波非破壊材料評価法の有用性を確認した。得られた結果を羅列すると以下の様になる。
1.単軸引張荷重方向とそれに垂直な方向にそれぞれ偏向して伝搬する横波の実験結果に基づき、微視的構造変化は、焼鈍処理の場合は荷重方向およびそれとの直交方向の両方向ともに硬化し、無処理の場合は荷重方向に軟化し、それと直交方向には硬化することを推測した。また、この推測は後続降伏曲面の形状変化の予測とも一致した。
2.焼鈍処理は塑性変形により生ずるひずみ硬化をより等方的にすることが超音波による非破壊材料評価法に依っても推定できることが確かめられた。
3.焼鈍処理により局所すべり帯の発生が容易になることがわかり、その発生点における臨界ひずみの推定が可能であることがわかった。

Research Products

• [Publications] Michiaki KOBAYASHI: "Acoustoelastic Theory for Finite Plastic Deformation of Solids" JSME International Journal. 35. 45-52 (1992)
• [Publications] Michiaki KOBAYASHI: "Anisotropy and Localization of Plasticity(Edited by J.ーP.Boehler and A.S.Khan)" Elsevier Applied Science, 701 (1991)