1995 Fiscal Year Annual Research Report
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07555491
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
落合 庄治郎 京都大学, 工学部, 教授 (30111925)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森本 啓之 (株)神戸製鋼所, 材料研究所, 主任研究員
野口 健一 東レ(株), 複合材料研究所, 主席研究員
北篠 正樹 京都大学, 工学部, 助教授 (70252492)
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| Keywords | 複合材料 / 繊維 / マトリックス / 界面 / クラック / 強度 / 靱性 / 疲労 |
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| Research Abstract |
炭化珪素繊維強化TiAl金属間化合物および炭化珪素強化BMAS(結晶化ガラス)を用いて、主として界面接着を弱くすることによるクラック進展阻止機構の導入を検討した。また、平行して同試料を用いてマトリックスの多重破断による効果を吟味した。主な結果は以下のように要約される。
(1)インストロン試験機を用いて、応力-歪曲線、引張強さ、荷重-COD曲線および破壊靱性を測定した。同時に、繊維破断、界面剥離、クラック形成、クラック進展等の挙動を現有の測微顕微鏡やSEMで観察した。その結果、界面剥離が生じた場合、クラックの進展は止められることが実証できた。
(2)界面剥離が生じる条件として、モードIIタイプの破壊がモードIタイプの破壊に先駆けて生じることが必要であることを実験的に明らかにした。また、破壊力学計算より前者と後者の比が約0.3以下のときこの条件が満足されることを見いだした。
(3)界面剥離のエネルギー解放率は、繊維・マトリックスの弾性定数や繊維体積率によって異なり、マトリックスの弾性率が高く繊維のそれが低いほど、また繊維体積率が低いほど大きくなることを明らかにした。
(4)界面剥離はマトリックスの弾性率が低く、繊維体積率が低い場合は不安定に成長するが、そうでない場合は、安定成長することを証明した。
(5)マトリックスの多重破断はモードIタイプのクラック進展のエネルギー解放率を低減することを明らかにした。
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[Publications] Shojiro Ochiai: "Nb_3Sn tensile strength and its distribution estimated from change in superconducting critical current of preloaded multifilamentary composite wire" Cryogenics. No. 5 Vol. 35. 55-60 (1995)
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[Publications] Shojiro Ochiai: "Multiple cracking of a coating layer and influence on fibre strength Part 1 Calculation of the energy release rate of the fiber at cracks for non-uniform crack spacing" Journal of Materials Science. Vol. 30. 274-279 (1995)
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[Publications] Shojiro Ochiai: "Multiple cracking of a coating layer and its influence on fibre strength Part 2 Monte Carlo simulation" Journal of Materials Science. Vol. 30. 509-513 (1995)
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[Publications] Shojiro Ochiai: "Temperature-Dependence Mechanism of Tensile Strength of Si-Ti-C-O Fiber-Aluminum Matrix Composites" Metallurgical and Materials Transactions A. No. 3 Vol. 26A. 647-652 (1995)
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[Publications] 落合庄治郎: "Nb_3Sn多芯超電導複合線材の臨界電流に及ぼす予荷重効果" 低温工学. No. 6 Vol. 30. 285-291 (1995)
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[Publications] Shojiro Ochiai: "Relation of the strength distribution of Nb_3Sn to the critical current of a pre-stressed multifilamentary composite superconductor" Superconductor Science and Techonology. Vol. 8. 863-869 (1995)
