1996 Fiscal Year Annual Research Report
セラミックス材料における3次元破壊シミュレーション・システムの開発
| Project/Area Number |
08650811
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
金 炳男 東京大学, 先端科学技術研究センター, 助手 (50254149)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
榎 学 東京大学, 先端化学技術研究センター, 助教授 (70201960)
|
|---|
| Keywords | セラミックス / き裂経路 / 粒子 / 残留応力 / 破壊靱性 / 複合材料 |
|---|
| Research Abstract |
粒子分散複合材料におけるき裂進展挙動をシミュレーションするシステムを開発し,き裂進展経路及び破壊靱性に及ぼす熱残留応力の影響を対して調べた.材料としては,SiC粒子分散Al_2O_3マトリックス複合材料とAl_2O_3粒子分散SiCマトリックス複合材料を対象とし,粒子とマトリックス間の熱膨張係数差により発生する熱残留応力とき裂との相互作用に関して調べた.複雑に偏向した長いき裂の応力拡大係数は体積力法による数値解析から求め,粒子体積率5%〜30%の範囲でき裂の2次元系な連続進展挙動をシミュレーションした.SiC_<(p)>-Al_2O_3複合材料においてはSiC粒子まわりの円周方向に存在する引張の残留応力がき裂を引き寄せる傾向があり,Al_2O_<3(p)>-SiC複合材料においてはAl_2O_3粒子まわりの半径方向に存在する引張の残留応力がき裂を押し出す傾向がある.これら残留応力の影響でSiC_<(p)>-Al_2O_3複合材料の破壊靱性はき裂進展と共に上昇するRカーブ挙動が現れ,この上昇Rカーブ挙動は界面の破壊靱性にあまり影響されないことが分かった.一方,ホットプレスにより作製されたSiC_<(p)>-Al_2O_3複合材料においても同様のRカーブ挙動が確認され,残留応力のみによるRカーブ挙動の発現機構が解明された.また,SiC_<(p)>-Al_2O_3複合材料の場合は粒子体積率と共に破壊靱性が上昇するのに対して,Al_2O_<3(p)>-SiC複合材料の場合は逆に減少するシミュレーション結果が得られた.これはき裂が熱残留応力と相互作用し偏向進展した結果であり,き裂の直線進展モデルから予想される結果とは異なるものである.
|
-
[Publications] 金 炳男: "2次元多結晶体における微視破壊過程のシミュレーション" 日本機械学会論文集. A62. 102-107 (1996)
-
[Publications] B.-N.Kim: "Simulation of Crack Propagation Process in Particle-Dispersed Composites" Materials Transactions.JIM. 37. 404-408 (1996)
-
[Publications] B.-N.Kim: "Characterigation of 2-Dimensional Crach Propagation Behavior by Simulation and Analysis" International Journal of Fracture. 75. 247-259 (1996)
-
[Publications] 金 炳男: "SiC粒子分散Al_2O_3複合材料におけるRカーブ挙動の評価" Journal of Ceramic Society of Japan. 104. 872-876 (1996)
-
[Publications] B.-N.Kim: "Simulation of AE Generation Behavior in 2-Dimensional Polycrystals by Using the Body Force Method" JSME International Journal. A39. 633-639 (1996)
