1993 Fiscal Year Annual Research Report

金属マトリックス複合材料の高温破壊強度のマイクロメカニックスに関する研究

Research Project

Project/Area Number	05650072
Research Institution	Saitama University
Principal Investigator	土田栄一郎埼玉大学, 工学部, 教授 (80016550)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	内山豊美埼玉大学, 工学部, 助手 (20151904) 荒居善雄埼玉大学, 工学部, 助教授 (70175959)
Keywords	複合材料 / MMC / 熱弾性 / 弾性学 / き裂 / マイクロメカニックス / 介在物 / 破壊力学
Research Abstract	航空,宇宙機器の先端構造材料として,繊維強化金属FRM(あるいは金属系複合材料MMC)が開発され,実用化されている.本研究ではMMCの高温における破壊現象を明らかにするために,理論解析と実験により介在物のマイクロメカニックスに関する研究を行い,以下の結果を得た. 1.無限弾性体に楕円体状介在物と円環状き裂が存在し,引張荷重を受ける場合を考え,まず2相偏平回転楕円体を解いた.コーティングした介在物はMMCにおいて高温における強度を高めるために使用されている.焦点間距離の半分c=1とし,コーティングの厚さdを1/100とするとコーティングの効果は殆ど無いが厚さを1/20とするとコーティングした効果は顕著にあらわれる.コーティング相を円環き裂にすれば目的の結果が得られるが見通しをつけたことで次年度に行う. 2.無限体に2つの楕円体介在物と円環状き裂が存在し引張荷重を受ける場合の干渉問題を解析し,応力集中,応力拡大係数を求めた.円環き裂に及ぼす介在物の影響は大きい.変位分布の収束が悪い. 3.MMCの熱応力の問題として,偏長回転楕円体状介在物をもつ厚板の表面の一定領域に熱負荷を受ける定常熱応力問題を熱弾性理論に基づいて厳密に解析し,応力分布,変位分布に及ぼす加熱領域の大きさ,介在物の大きさ,形状比,横弾性係数比の影響を求めた。偏長回転楕円体状空か,球状介在物,球かの熱応力問題も解析した.さらに,アイソパラメトリック2次要素を用いた境界要素法により楕円介在物の解析を行い,理論と良く合うことを確認した. 4.板厚の異なる(25mm,15mm,3mm)Ti-6A1-4V合金について破壊靭性試験を行い,超音波法を用いて板厚中央部の破壊開始荷重を測定する方法を開発し,従来手法(ASTM-E399)と比較検討した.その結果,超音波法を用いれば板厚に関わらず板厚中央部の破壊開始荷重を測定可能であることが明らかとなった.

Research Products

(17 results)

All Other

All Publications (17 results)

[Publications] Eiichiro Tsuchida: "Stresses in an elastic thick plate containing a prolate spheroidal inclusion under all-around tension" Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '93. 239-244 (1993)
[Publications] Yoshio Arai: "Study of surface crack growth characteristics under single overload condition" Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '93. 123-128 (1993)
[Publications] 土田栄一郎: "連続繊維強化複合材料における2つの繊維間の熱応力干渉" 第42回応用力学連合講演会講演予稿集. 441-442 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "超音波表面波法による低サイクル疲労損傷の非破壊評価" 日本材料試験技術協会画像技術応用試験研究会資料. 2. 15-19 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "漏洩表面波速度の音弾性効果に及ぼす応力勾配の影響" 日本非破壊検査協会第10回音弾性研究会. (1993)
[Publications] 荒居善雄: "超音波法によるセラミックス-金属接合材の界面破壊評価-" 日本機械学会第70期通常総会講演会. Vol1 No930-9. 502-504 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "圧子押込み法による窒化ケイ素セラミックスの応力腐食割れき裂進展の測定と評価" 日本材料学会破壊力学シンポジウム講演論文集. 202-206 (1993)
[Publications] 土田栄一郎: "純粋せん断eigen歪を受ける偏長回転楕円体状不均質介在物を有する半無限体の弾性応力場" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 254-256 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "セラミックス-金属接合材の界面き裂発生・進展と破壊条件の評価" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 61-63 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "セラミックス-金属接合残留応力の弾塑性特異場の寸法に及ぼす接合対寸法の影響" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 257-259 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "プラズマディスラプション模擬損傷材の残留疲労寿命に及ぼす繰返し損傷の影響" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 350-352 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "表面散乱波を用いた低サイクル疲労損傷の非破壊評価に関する研究" 日本非破壊検査協会第1回音弾性材料評価研究会. No.1. 34-41 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "窒化ケイ素セラミックスの圧子押込みき裂進展特性とフラクトグラフィ的検討" 第59回フラクトグラフィ部門委員会資料. (1993)
[Publications] 土田栄一郎: "偏長回転楕円体状介在物を有する半無限体の1軸引張り" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. No930-73. 851-852 (1993)
[Publications] 荒居善雄: "超音波を用いた微小疲労き裂の検出・評価に関する研究" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. No.930-73. 249-250 (1993)
[Publications] 土田栄一郎: "偏長回転楕円体状介在物を有する厚板の軸対称曲げ" 第43回応用力学連合講演会講演予稿集. 43. 697-698 (1994)
[Publications] 荒居善雄: "異材界面端部の特異応力場解析の基礎的検討" 第43回応用力学連合講演会講演予稿集. 43. 401-404 (1994)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

金属マトリックス複合材料の高温破壊強度のマイクロメカニックスに関する研究

Principal Investigator

土田 栄一郎 埼玉大学, 工学部, 教授 (80016550)

Research Products

[Publications] Eiichiro Tsuchida: "Stresses in an elastic thick plate containing a prolate spheroidal inclusion under all-around tension" Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '93. 239-244 (1993)

[Publications] Yoshio Arai: "Study of surface crack growth characteristics under single overload condition" Asian Pacific Conference on Fracture and Strength '93. 123-128 (1993)

[Publications] 土田栄一郎: "連続繊維強化複合材料における2つの繊維間の熱応力干渉" 第42回応用力学連合講演会 講演予稿集. 441-442 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "超音波表面波法による低サイクル疲労損傷の非破壊評価" 日本材料試験技術協会画像技術応用試験研究会資料. 2. 15-19 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "漏洩表面波速度の音弾性効果に及ぼす応力勾配の影響" 日本非破壊検査協会第10回音弾性研究会. (1993)

[Publications] 荒居善雄: "超音波法によるセラミックス-金属接合材の界面破壊評価-" 日本機械学会第70期通常総会講演会. Vol1 No930-9. 502-504 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "圧子押込み法による窒化ケイ素セラミックスの応力腐食割れき裂進展の測定と評価" 日本材料学会破壊力学シンポジウム講演論文集. 202-206 (1993)

[Publications] 土田栄一郎: "純粋せん断eigen歪を受ける偏長回転楕円体状不均質介在物を有する半無限体の弾性応力場" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 254-256 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "セラミックス-金属接合材の界面き裂発生・進展と破壊条件の評価" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 61-63 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "セラミックス-金属接合残留応力の弾塑性特異場の寸法に及ぼす接合対寸法の影響" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 257-259 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "プラズマディスラプション模擬損傷材の残留疲労寿命に及ぼす繰返し損傷の影響" 日本機械学会第71期全国大会講演論文集. Vol.B No930-63. 350-352 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "表面散乱波を用いた低サイクル疲労損傷の非破壊評価に関する研究" 日本非破壊検査協会第1回音弾性材料評価研究会. No.1. 34-41 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "窒化ケイ素セラミックスの圧子押込みき裂進展特性とフラクトグラフィ的検討" 第59回フラクトグラフィ部門委員会資料. (1993)

[Publications] 土田栄一郎: "偏長回転楕円体状介在物を有する半無限体の1軸引張り" 日本機械学会材料力学部門講演会 講演論文集. No930-73. 851-852 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "超音波を用いた微小疲労き裂の検出・評価に関する研究" 日本機械学会材料力学部門講演会 講演論文集. No.930-73. 249-250 (1993)

[Publications] 土田栄一郎: "偏長回転楕円体状介在物を有する厚板の軸対称曲げ" 第43回応用力学連合講演会 講演予稿集. 43. 697-698 (1994)

[Publications] 荒居善雄: "異材界面端部の特異応力場解析の基礎的検討" 第43回応用力学連合講演会 講演予稿集. 43. 401-404 (1994)

土田栄一郎埼玉大学, 工学部, 教授 (80016550)

[Publications] 土田栄一郎: "連続繊維強化複合材料における2つの繊維間の熱応力干渉" 第42回応用力学連合講演会講演予稿集. 441-442 (1993)

[Publications] 土田栄一郎: "偏長回転楕円体状介在物を有する半無限体の1軸引張り" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. No930-73. 851-852 (1993)

[Publications] 荒居善雄: "超音波を用いた微小疲労き裂の検出・評価に関する研究" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. No.930-73. 249-250 (1993)

[Publications] 土田栄一郎: "偏長回転楕円体状介在物を有する厚板の軸対称曲げ" 第43回応用力学連合講演会講演予稿集. 43. 697-698 (1994)

[Publications] 荒居善雄: "異材界面端部の特異応力場解析の基礎的検討" 第43回応用力学連合講演会講演予稿集. 43. 401-404 (1994)