2000 Fiscal Year Annual Research Report
ランダム系マイクロメカニクスの構築とその微小き裂問題への応用
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11650090
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| Research Institution | KYOTO UNIVERSITY |
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Principal Investigator |
星出 敏彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (80135623)
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| Keywords | ランダム系 / マイクロメカニクス / 微小き裂 / 微視組織 / 結晶方位 / 結晶粒形態 / 破壊 / 疲労 |
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| Research Abstract |
1.セラミックスにおけるランダム微視構造に基づいた強度特性の解析:セラミックスにおける微視構造の影響を考慮したき裂先端応力場の解析を行い,微視構造の影響を考慮した場合の応力拡大係数の補正係数を導出した.き裂先端応力場解析から得られた応力分布特性から,微視構造を考慮した応力拡大係数の補正係数の分布特性を明らかにした.き裂進展抵抗曲線を適用したクライテリオンに基づいて,上記の補正係数の分布からセラミックスの強度分布の推定を行った.その結果,推定した強度分布は実験におけるばらつきの平均的な傾向をよく表すことができた.
2.金属材料におけるランダム微視構造を考慮した疲労特性の解析:金属材料における粒界型および粒内型の微小き裂の発生と進展のモデル化を行い,その解析モデルに従って寿命評価およびき裂成長形態の推測法を提示した.まず,金属多結晶材料のモデル化にあたっては,正六角形を基本要素として採用し,その要素の各節点を移動させ,解析対象とする特定領域を不定形六角形要素で構成した.さらに,2相組織のモデル化にあたっては一様乱数を用いて各組成率に相当する割合に2相を選別した.このような要素から構成される多結晶材料に対して,粒界およびすべり線上に発生したき裂の合体による成長と個々のき裂の進展との競合により,き裂成長形態が決定されるという解析モデルを構築した.この解析モデルを適用して,異なる微視組織を有する純銅,中炭素鋼および2種類のチタン合金について,それらの切欠き材の多軸疲労に対して,き裂成長形態および破損寿命をモンテカルロ・シミュレーションにより統計的に推定した.推定された寿命の分布幅は実験結果をよく表すことができた.多軸疲労における寿命の統計的特性を検討した結果,せん断応力成分の占める割合の高い負荷モードほど,また粗結晶材ほど,寿命のばらつきが大きくなることが判明した.
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