メゾスコピック弾塑性破壊力学に基づいた靱性評価及び予測手法の確立

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450262
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 宮田 隆司 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (20023228)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 阿部 英嗣 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (80303676) ; 田川 哲哉 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00216805)
• Keywords: 破壊靱性 / 弾塑性破壊力学 / ローカルアプローチ / ワイプル破壊応力 / 鉄鋼材料 / 靭性試験

Research Abstract

本研究は連続体力学を基礎とした従来の弾塑性破壊力学の抱える諸問題,すなわち破壊靭性に及ぼす拘束効果,板厚効果,ひずみ速度効果,ばらつき,冷間加工等の影響などを破壊形態に応じた破壊過程の微視的尺度での定式化を通して顕在化させ,材料及び破壊形態に応じた形での新しい破壊力学の構築を目的としている.昨年度は鉄鋼材料のへき開型脆性破壊を対象に,これまでに実験的に検証してきたWeibull型の破壊条件をき裂材に適用し,へき開型破壊靭性の定式化を試みるとともに,実用鉄鋼材料の破壊靭性評価に際してのJ積分,CTODなどの弾塑性破壊力学パラメータの適用限界,試験片寸法要件などについて実験的,解析的に検討した.
今年度は,材料としてのばらつき,清浄度など信頼性の高い低合金鋼を供試材に選び,材料の基本的な機械的性質,へき開破壊に関する基本特性,それに及ぼす材料諸因子の影響を詳細な実験により調べ,昨年度までの実験的,解析的結果の確認を行った.
丸棒引張り試験片を用いて材料の各温度における強度,ひずみ硬化特性,へき開破壊応力とその確率分布,粒径,炭化物寸法の影響を調べるとともに,ひずみ硬化指数nとWeibullへき開破壊応力の形状母数mから解析的に予測される破壊靭性の板厚効果,拘束効果(降伏規模の影響),ばらつきの程度を寸法の異なるCT試験片による破壊靭性試験を行って実験的に検証した.その結果,Weibull応力クライテリオンに基づく解析的予測と極めて良く一致し,また昨年のASTMの破壊靭性試験方法規格の改訂が妥当なものであることが検証できた.
来年度は破壊靭性を考える上で重要な材料特性であるWeibull指数mの材料学的支配因子を明らかにすることを目的として,数種の鋼についての実験を行い,最終的に鉄鋼材料破壊靭性評価における新しい破壊力学の適用法を提示することを目的とする.

Research Products

• [Publications] 田川,哲哉: "破壊靭性試験における試験片寸法の標準化に関する一考察"日本造船学会論文集. 186. 485-497 (1999)
• [Publications] Takashi,Miyata: "A Proposal for Specimen Size Requirements in Toughness Qualification with the Weibull Stress Criterion"Jour.Testing & Evaluation. 28. 485-497 (1999)