コウスティック法を用いた動的応力拡大係数測定に現れる高次項成分の影響

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650079
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 鈴木 新一 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60135415)
• Keywords: 破壊力学 / 脆性破壊 / 衝撃強度 / 破壊靭性 / 材料試験 / コウスティック法 / 干渉法 / パルスホログラフィ顕微鏡法

Research Abstract

[1]PMMA試験片中を約550m/sの速度で進展するき裂を用い、進展開始から18μs後と73μs後におけるき裂先端付近の応力場を実験的に調べた。計測手法として、パルスホログラフィ顕微鏡法によるき裂開口変位測定と、ホログラフィ・コウスティック法を用いた。その結果、以下に示す結論を得た。
(1)き裂に沿った方向においては、き裂進展開始から18μsと73μsの両方の時刻で、高次項成分の影響が現れていない。すなわち、き裂進展方向から180°の方向では、き裂進展開始後の時間に係わらず、特異平面応力場が成立している。したがって、COD測定は常に真のK値を与える。
(2)き裂進行方向から72°の方向では、進展開始から18μsの時刻において高次項成分の影響が強く現れており、特異平面応力場が十分には成立していない。それに対して進展開始から73μs後では、72°の方向においても高次項成分の影響は無くなっており、き裂先端から5mmまでの範囲で特異平面応力場が成立している。したがって、き裂発生直後の数十μsの間は、コウスティック法に高次項の影響が現れる。
(3)き裂長さを一定に保った条件下で、上述の実験と同じ実験を行った。その結果、(1),(2)と同じ結論を得た。したがって、高速進展開始から18μsの時刻に現れた高次項の影響は、き裂長さの違いによるものではなく、現象が過渡的であることに由来する、と言える。
[2]高速進展き裂先端部の応力場を測定するための光干渉法を開発した。この光干渉法を用い、き裂進行方向から±72°方向における応力場を測定することにより、コウスティック法から得られる応力拡大係数を検証することが出来る。

Research Products

• [Publications] 鈴木,中根: "高速進展開始直後のき裂に対するコウスティック法の適用について" 日本機械学会論文集(A編). 59. 2113-2119 (1993)
• [Publications] SUZUKI,S.and NAKANE,K.: "Effect of Higher Order Terms on Measurement of Dynamic Stress Intensity Factor with Optical Methods" Proc.Conf.Advanced Technology in Experimental Mechanics. 143-148 (1993)
• [Publications] 鈴木,中根,宮崎: "光干渉法による高速進展き裂先端部の応力場計測" 第7回破壊力学シンポジウム講演論文集. 151-155 (1993)
• [Publications] SUZUKI,S.,KITAMURA,K.and MIYAZAKI,F.: "Three Optical Methods for Experimental Study on Dynamic Fracture" Proc.1993 Annual Meeting of JSME/MMD. No.930-73. 649-650 (1993)