| 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.
昨年度までに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,解析的に検討してきた.き裂端の特異応力場解析とへき開破壊のWeibull形破壊条件とを組み合わせることにより,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性は材料のへき開破壊応力と降伏応力との比のべき乗に比例することが解析的に示されている.丸棒切欠き試験片と破壊靭性試験片と用いて実験的に求めたへき開破壊応力と破壊靭性との関係は解析的に予測に良く一致し,鉄鋼材料のへき開形破壊靭性の定式化できることを示した.さらに,この結果を基に破壊靭性に及ぼす冷間加工の影響,照射脆化,動的負荷すなわちひずみ速度の影響を実験的に調べ,定式化された破壊靭性からこれらの影響が定量的に予測可能であることを示した.昨年度から今年度にかけて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,一昨年の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.
なお,破壊靭性を考える上で重要な材料特性であるWeibull指数mとWeibullへき開破壊応力を種々の材料について調べ,一部の材料についてはその温度依存性を詳細に調べた.従来,暗黙の内にそれらの温度依存性は小さいとされてきたにも関わらず,無視できない程度のおおきな温度依存性がみられ,その理由は破壊機構の遷移によるものと考えられるが今のところ不明である.この結果は破壊靭性試験法のあり方にも関係してくるため,早急に解決すべき問題で,この分野に新たな課題を生じさせた.
|
