光粘弾性実験法を用いた高分子帯板中のき裂進展挙動解析

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650087
• Research Institution: Aoyama Gakuin University
• Principal Investigator: 隆 雅久 青山学院大学, 理工学部, 教授 (60082799)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小川 和雄 青山学院大学, 理工学部, 助手 (60082864)
• Keywords: 光粘随性 / 散乱光法 / 応力関数 / き裂 / 負荷履歴 / 応力拡大係数 / J積分 / 高分子材料

Research Abstract

高分子粘弾性材料におけるき裂進展挙動を明らかにし,この種の材料に対する破壊規準を確立するためには,進展き裂周辺で時々刻々変動する応力やひずみの解析が不可欠である。したがって,線形粘弾性理論に立脚した静止き裂に関する研究成果を踏まえて,進展き裂周辺の応力・ひずみを光粘弾性法によって実験的に解析する。高分子粘弾性材料における破壊規準の確立に資することを目的として,以下の検討を行なった。
(1)境界自身が時間変動する場合の光粘弾性解析法について理論的な検討を加え,新しい実験手法として三次元光粘随性法の特に散乱光法に注目した.き裂が帯板中を一定速度で伝播する場合の前段階として,応力凍結法により負荷を与えられたCT試験片を用いて,得られたき裂周辺の光粘随性縞パタ-ンを購入したCCDカメラ・イメ-ジディジタイザ-を現有のパ-ソナルコンピュ-タに接続して取り込むと同時に光磁気ディスクに記録し,き裂先端近傍の散乱光粘随性縞画像から応力拡大係数を計測する手法を開発した。
(2)き裂が帯板中を一定速度で伝播する場合の前段階として,静止き裂に対して新しく開発した関数近似型応力解析法に立脚してき裂先端近傍の近似応力関数を再構成した.この手法によって,光随性実験との整合性が良く,自己完結的に誤差評価ができる応力拡大係数の計測法を開発しつつある.
(3)き裂伝播挙動に対するき裂伝播開始前あるいは後の負荷履歴の影響について調査した.き裂進展速度が定常で無い場合についてもき裂進展挙動の要測ができるよう実験的な検討を行なった.すなわち,き裂進展途上で負荷速度を変化させる,二段階負荷速度試験を行なった.得られた結果を静止き裂からのき裂進展挙動と比較することにより,負荷履歴がき裂進展挙動に与える影響をき裂進展抵抗(J'値)並びに破壊面形態等の因子により評価した.
以上の結果を得ている.

Research Products

• [Publications] OGAWA Kazuo: "Evaluation of Crack Growth Resistance and Fracture Surface Characteristice in Several Epoxy Resin." Proc.of the 6th Int.Conf.Mechanical Behaviour of Materials. 4. 105-110 (1991)
• [Publications] 小川 和雄: "エポキシ樹脂のき裂進展抵抗に与える準微視的構造因子の影響" 日本機会学会材料力学講演会講演論文集. B. 40-42 (1991)
• [Publications] 小川 和雄: "エポキシ樹脂の破壊面形成に及ぼす負荷履歴の影響" 日本機会学会69期通常総会講演会.
• [Publications] HARA Makoto: "Functional Approximation Method for Analysis of Collapsed Photoelastic Image Data Around Stress Singularity" 1992 SEM VII International Congress on Experimental Mechanics.
• [Publications] KATOH Akihiro: "ComputerーAided Scattered Light Photoelasticity and Its Application to ThreeーDimensional Crack Problem" 1992 SEM VII International Congress on Experimental Mechanics.
• [Publications] OGAWA Kazuo: "Crack Growth Behavior and Fracture Surface Characteristics of Viscoelastic Epoxy Resin" 1992 SEM VII International Congress on Experimental Mechanics.