熱応力緩和型傾斜機能材料の構成式とその設計プログラムの開発に関する研究

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06650101
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 野田 直剛 静岡大学, 工学部, 教授 (20022238)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 知章 静岡大学, 工学部, 助教授 (80188531)
• Keywords: 弾性・弾塑性 / 熱応力 / 傾斜機能材料 / 熱衝撃 / 損傷力学 / 構成方程式 / 粒子分散型モデル / 破壊力学

Research Abstract

本年度の研究は (1)粒子の損傷を考慮した熱弾・塑性構成式の研究と (2)熱応力緩和型傾斜機能材料の設計とプログラムの開発の両面から進めている。本年度の成果は以下の通りである。
(1)粒子の損傷を考慮した熱弾・塑性構成式の研究
熱応力緩和型傾斜機能材料はセラミックスと金属の組成が連続的に変化する。そのため、熱応力緩和型傾斜機能材料の構成式として、粒子分散型モデルに基ずき、粒子の損傷を考慮した熱弾・塑性構成式の研究を行っている。母材が金属、セラミックスが粒子の粒子分散型モデルに基づく構成式を導出することに成功した。
(2)熱応力緩和型傾斜機能材料の設計プログラムの開発
熱応力緩和型傾斜機能材料は高温で作成するため、作成時の残留応力が生ずる。また、疲労き裂の発生、熱ラチエットの発生等が報告されているため、弾・塑性変形を考慮した傾斜機能材料の設計プログラムの開発が必要になる。導出された熱応力緩和型傾斜機能材料の構成式を用いて、弾・塑性変形を考慮した傾斜機能材料の熱応力のプログラムの開発を行っている。熱応力緩和型傾斜機能材料の構成式として、母材が金属、セラミックスが粒子の粒子分散型モデルに基ずき、粒子の損傷を考慮した熱弾・塑性構成式の導出に成功した。導出された熱応力緩和型傾斜機能材料の構成式を用いて、弾・塑性変形を考慮した傾斜機能材料の熱応力のプログラムの開発を行っている。予備プログラムの開発の過程で、マクロ的には無応力状態だがミクロ的には粒子には大きな圧縮応力が母材には大きな引張応力が生じることが明らかにし、国際会議で公表した。

Research Products

• [Publications] N.Noda and Z.Jin: "Stress Singularity of Nonhomogeneous Body with Crack in Thermal Stress Fields" JSME International Journal Series A. 38(3). 364-369 (1995)
• [Publications] N.Noda: "Thermal Stresses in Functionally Gradient Materials" Int, J. of The Society of Materials Engineering for Resources. 3-1. 95-114 (1995)
• [Publications] 野田直剛: "傾斜機能材料の熱応力" 日本機械学会関西支部第70期定時総会講演講演会フォーラム・ワークショップ資料集. 102-113 (1995)
• [Publications] Y.Obata and N.Noda: "Transient Thermal Stresses in a Hollow Sphere of Functionally Gradient Material" Proc. First Int. Sympo. Thermal Stresses and Related Topics. 335-338 (1995)
• [Publications] S.Nakai,N.Noda,K.Tohgo,T.Tsuji and T.Koizumi: "Thermo-Elasto-Plastic Analysis in Functionally Gradient Materials of Particle Reinforced Composite" Proc. First Int. Sympo. Thermal Stresses and Related Topics. 351-354 (1995)
• [Publications] 野田直剛: "傾斜機能材料の熱応力解析法" 日本機械学会 材料力学部門企画特別講演会. 921-925 (1995)