コースティックス法によるセラミックスの動的強度評価法に関する研究

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650095
• Research Institution: Kanto Gakuin University
• Principal Investigator: 清水 紘治 関東学院大学, 工学部, 教授 (00005373)
• Keywords: 実験応力ひずみ解析 / コースティックス法 / 破壊力学 / セラミックス / 動的破壊じん性 / 高温動的破壊 / 強度評価 / 応力拡大係数

Research Abstract

昨年度に引き続いてジルコニアセラミックスの高温動的破壊挙動を詳細に解析するとともに、窒化ケイ素セラミックスへのコースティックス法の適用方法を研究し、高温動的破壊挙動を明らかにした。窒化ケイ素セラミックスの場合には35mWの強力レーザを使用することにより、約1100℃までの動的破壊の様子を調べることができた。これら2種類のセラミックスよりさらに実験条件が厳しいアルミナセラミックスとサイアロンについて実験を試み、表面にアルミ蒸着を行い、増倍法を適用することによって、かなり明瞭なコースティック像の撮影が可能であることを示した。また動的試験にも適用した結果、アルミナについてはトリガーの方法に検討の余地があるが、サイアロンについては割合容易に動的破壊じん性を求めうることがわかった。モードII試験法については、最初に、アクリルおよびエポキシ樹脂を用いた実験と有限要素法による数値解析により基本的な問題点を調べ、さらにジルコニアセラミックスについて動的実験を行い、モードIの場合と類似したAE波の像が現れることを明らかにした。このAE波像については、AEプローブにより波形の測定も行ったが、雑音の影響などのため、十分にコースティック像と対応づけるには至らなかった。実験手法に関する検討としては、画像処理方法とコースティック定数のためのポアソン比の測定方法について調べた。画像処理についてはコースティック像の実時間的測定に応用し、精度の向上と実験の自動化が可能であることを確認した。ポアソン比の測定に関しては、昨年導いた基礎関係式を用いて、ジルコニアセラミックスについて実験した結果、十分な精度で測定できることがわかった。

Research Products

• [Publications] Koji Shimizu: "On the dynamic fracture behavior of the structural ceramics at various temperatures by caustics" Proceedings of 10th International Conference on Experimental Mechanics(Lisbon,Portugal). 1329-1334 (1994)
• [Publications] 末次正寛: "コースティックス法による窒化けい素セラミックスの常温ならびに高温動的破壊挙動評価" 日本機械学会論文集(A編). 61. (1995)