熱衝撃による熱応力焦点化現象の粒子分散系複合材料に及ぼす影響

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650081
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 畑 俊明 静岡大学, 教育学部, 教授 (40005351)
• Keywords: 熱応力 / 熱衝撃 / 応力焦点化 / 複合材料 / 応力波 / 弾性

Research Abstract

近年、傾斜機能材料のような粒子分散系複合体の開発が盛んとなった。しかし、この種の複合材の熱衝撃強度解析は、まだその緒についたばかりである。そこで、本研究では、円柱状、球状粒子分散系複合材を対象として熱衝撃破壊強度解析を行う。この研究は平成10年度より始められ13年度に完結する研究である。以下、本研究により得られた研究成果の要約である。
1. 粒子分散系複合材料の熱衝撃解析方法の確立
(a) 円柱状、球状粒子の熱衝撃加熱による熱応力の焦点化現象の解析
円柱状、球状粒子が衝撃的に加熱された場合、円柱状、球状粒子内の熱応力焦点化現象による熱応力波の波動現象を解析し、熱応力の焦点化による応力特異性を解明し、秋田大学で開催された国際会議ICMR98 AKITAで招待講演論文発表を行った。
(b) 一個の球状粒子を含む弾性複合材料における熱応力焦点化現象の解析
一個の球状粒子を含む弾性複合材料が衝撃的に加熱された場合、球状粒子内に熱応力焦点化現象が生じ、この熱応力波の波動現象のため、母材内に周期的な波動現象が生ずる。この現象を波線泳を用いて厳密に解析し、この研究成果は日本機会学会論文集に掲載された。
2. YAGレーザーを用いた球状粒子の熱応力の焦点化現象の実験的検証
透明なガラス製球状粒子試験片を作成する。次に、YAGレーザーにより、球状粒子に熱衝撃を加える。この熱衝撃による波動現象は、球状粒子の中心部まで達する穴に立てられた導波管先端の超小型AEセンサーにより計測され、コンピューターにより球状粒子内に生ずる熱応力の焦点化現象を実験的に検証した。この研究成果は日本機会学会論文集に掲載された。
以上により、平成10年度の申請内容は、ほぼ、達成される見通しとなり有益な研究結果が得られた。

Research Products

• [Publications] 畑俊明、斉藤健: "「レーザーを用いた球の熱応力焦点化現象化現象の実験的検証」" 日本機械学会論文集. A編第64巻621号. 121-124 (1998)
• [Publications] 畑俊明: "「球状介在物を含む無限弾性体に生ずる熱応力の焦点化現象化現象による波動現象」" 日本機械学会論文集. A編第64巻620号. 104-110 (1998)
• [Publications] T.HATA: "「Thermal Stress-Focusing Effect in a Uniformly Heated Solid Sphere and Related Topics」" Proceedings of The Third International Conference on Materials Engineering for Resources. 第1巻. 184-191 (1998)
• [Publications] 畑俊明: "「円柱に生ずる任意の熱応力焦点化現象の特異性評価」" 日本機械学会全国大会講演論文集. No.98-3. 293-294 (1998)
• [Publications] 畑俊明: "「非軸対称の熱衝撃加熱による円柱の熱応力焦点化現象」" 日本機械学会材料力学部門講演論文集. No.98-5. 379-380 (1998)