1997 Fiscal Year Annual Research Report
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08455063
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| Research Institution | 神戸商船大学 |
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Principal Investigator |
西岡 俊久 神戸商船大学, 商船学部, 教授 (60018067)
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| Keywords | 動的破壊力学 / 界面き裂 / 衝撃破壊 / 動的き裂伝播 / 有限要素法シミュレーション / 動的J積分 / コースティックス法 / 移動有限要素法 |
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| Research Abstract |
理論的研究としては、界面上に存在する停留き裂および高速伝播き裂に対して、分離エネルギ解放率および分離動的J積分の新しい概念を提案した。また、分離動的J積分の経路独立表示式を導出した。これらの物理的意味は、き裂先端への両側の材料からのそれぞれのエネルギ流入率を表すものである。これらは、材料のミスマッチ度が破壊駆動力に及ぼす影響を定量的に表示できるものであり、動的界面破壊力学の進展に大きく貢献するものと思われる。また、動的停留界面き裂に対して、分離動的J積分と応力拡大係数の関係式を面内混合モードと面外モードIIIについて導出した。
計算力学的研究としては、界面のき裂速度が低剛性側の弾性波を超える超音速高速破壊に対する8節点アイソパラメトリック要素を用いた移動有限要素法を開発した。この移動有限要素法を用いて、世界的に初めて、実際に遷音速、超音速き裂進展問題のシミュレーションを行った。これにより、数値シミュレーションで初めて、固体中で遷音速、超音速き裂進展による衝撃波(マッハ波)を可視化した。また、高速で複雑に伝播する動的破壊経路の数値予測を可能にするため、デロ-ニ自動三角分割に基づく移動有限要素法を開発した。さらに、本研究者が考案した混合形・破壊経路予測モードシミュレーションの概念を用いて、偏心衝撃三点曲げ破壊試験の解析を行い、実験結果と極めて良く一致する数値破壊経路を得ることに成功した。
実験的研究では、遷音速、超音速レベルの界面き裂伝播を達成するため、強い衝撃エネルギを加える荷重装置を製作した。現在のところ30kgの錘を速度6m/secで衝撃荷重を加えることができる。今後、この荷重装置を用いて、アルミ・エポキシ接合材の界面高速破壊中のコースティック像を超高速度カメラで撮影する予定である。
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[Publications] T.Nishioka: "Computational Dynamic Fracture Mechanics" International Journal of Fracture. Vol.86,No.1/2. 127-159 (1997)
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[Publications] T.Nishioka: "Numerical Simulation Methodologics for Dynamic Crack Propagation in Homogeneous and Nonhomogeneous Materials" Damage and Failure of Interface. 37-45 (1997)
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[Publications] 西岡俊久: "固体衝撃破壊の数値シミュレーション" 計算工学. Vol.2,No.3. 146-156 (1997)
