き裂進展を想定し,き裂先端に湧き出しのある転位の動力学モデルに関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650081
• Research Institution: Kyoto Institute of Technology
• Principal Investigator: 斎藤 憲司 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (20027775)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 荒木 栄敏 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (60222741) ; 岩本 正治 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 教授 (70089861)
• Keywords: 転位動力学 / 転位源活性化応力 / き裂 / 介在物 / 堆積 / 臨界応力拡大係数

Research Abstract

本研究は,転位の動力学による破壊現象の説明を主たる目的とするものであり,破壊に対する実験結果の多くがき裂の応力拡大係数によって整理されていることに鑑みて,モデル中に導入したき裂を転位源として採用した.また,転位源活性化応力としては,従来の研究代表者らによる研究で用いられたき裂先端の転位源活性化応力にかわり,き裂先端の臨界応力拡大係数Kcを用いることにより動力学モデルの構築を行った.
転位の運動速度と作用応力の関係については,前年度において用いた線形応力-速度関係式に換わって,応力のべき乗が転位速度に比例するという非線形応力-速度関係式を用いた定式化を行った.
このような動力モデルを用いて,前年度と同様に,き裂先端前方に母材と弾性率の異なる円柱介在物が存在し,き裂先端より放出された転位がこの介在物に堆積するという場合について転位の運動方程式を定式化し,具体的に数値シミュレーションを行った.その結果,以下の知見が得られた.
1.同数の転位が放出される時間は,非線形応力-速度関係式のべき指数が大きくなるに従ってかなり増加することが解った.
2.き裂先端より放出された全転位の運動距離を用いて定義した塑性ひずみの大きさは,作用応力の増加や転位の放出条件であるき裂先端の臨界応力拡大係数Kcの減少によっ増加するというきわめて妥当な結果が得られた.
3.き裂と介在物との幾何学的関係が塑性ひずみに及ぼす影響については,介在物とき裂先端との距離が減少するに従って小さくなることが解った.また,介在物の径が増加するに従って塑性ひずみは小さくなるがその程度は僅かであった.
4.さらに,塑性ひずみの大きさは介在物の剛性が増加するにつれて減少することが明らかとなった.