構造物の強度・寿命評価のための損傷・破壊シミュレーション・システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555346
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 村上 澄男 名古屋大学, 工学部, 教授 (10023053)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 渡辺 隆之 CRC総合研究所, 構造技術部, 研究員 ; 杉田 雄二 中部電力株式会社, 電力技術研究所, 主幹研究員 ; 徳田 正孝 三重大学, 工学部, 教授 (90023233) ; 劉 彦 名古屋大学, 工学部, 助手 (10262859) ; 田中 英一 名古屋大学, 工学部, 助教授 (00111831)
• Keywords: 構造物 / 損傷 / 破壊 / シミュレーション / 強度 / 寿命 / 損傷力学 / 有限要素法

Research Abstract

本研究は,最近著しい発達を遂げている損傷力学と有限要素を組合せ,構造要素における劣化・損傷の発達と微小空隙の生成・合体による巨視的き裂の発生,ならびにその成長による損傷・破壊の全過程に対する計算機シミュレーション技術を確立しようとするものである.これによって,各種大型構造物に対する破壊予測・寿命評価システムを開発する.
本年度の研究実績は次のとおりである.
1)本研究室既設の引張り・ねじり複合負荷電気・油圧サーボ材料試験機により,多結晶金属材料の円管ならびに丸棒試験片に対して弾塑性損傷ならびに疲労損傷試験を行い,損傷の発達,損傷・破壊条件の測定とともに,損傷過程中の弾塑性変形を測定した.
2)本研究の理論的基礎として,損傷発展式の系統的定式化の枠組みを不可逆熱力学理論によって導き,熱力学共役空間における損傷面の存在とその発展挙動を明らかにした.またその妥当性を上記1)の実験によって確かめた.
3)高温機器の損傷・破壊の主要な機構である多軸クリープ損傷特性を明らかにするため,円管試験片に対し引張り-ねじり組合せ応力クリープ破断試験を行い,組合せ応力下のクリープ変形法則,クリープ損傷法則,クリープ破断基準を検討した.
4)上記1),3)の結果に基づき,各種の損傷発展式ならびに損傷を受けた材料の統一型粘塑性構成式をモデル化し,その材料定数を同定した.
5)損傷変数が臨界値に達した要素を破壊状態とし,破壊要素の集合を巨視的き裂とみなすとともに,汎用有限プログラムに損傷発展式と粘塑性構成式を組込むことによって損傷・破壊シミュレーションプログラムを開発した.

Research Products

• [Publications] 神谷邦夫: "弾塑性-損傷材料のモデル化に対する実験的検討" 材料. 62(印刷中). (1996)
• [Publications] 村上澄男: "変形・損傷・破壊解析における構成式とシミュレーション" 日本機械学会講演論文集. (印刷中). (1996)
• [Publications] Y.Liu: "Creep Crack Growth Analysis by Use of a Local Approach Incorporating Perfect Plasticity" Proc.of Creep and Fracture. (印刷中). (1996)