アラルダイトとホマライト中を高速進展するき裂の分岐過程に関する実験的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550076
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 鈴木 新一 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60135415)
• Keywords: 破壊力学 / 脆性破壊 / 衝撃強度 / き裂分岐 / き裂開口変位 / 光計測 / ホログラフィ / 高速度撮影

Research Abstract

アラルダイトとホマライトの平板試験片を用いて高速分岐き裂に関する実験的研究を行い、以下の結果を得た。
(1)ホマライト試験片中を秒速400m/sの高速で進展するき裂が分岐する瞬間のき裂速度と開口変位を測定し、そこから分岐の直前直後におけるエネルギー解放率を求めた。測定には高速度ホログラフィ顕微鏡法を用いた。その結果、分岐の瞬間を挟んでエネルギー解放率は連続的に増加することが判明した。
(2)ホマライト試験片中の高速進展き裂が2つに分岐する瞬間を、試験片の両面で同時に撮影した。撮影には2台のパルスホログラフィ顕微鏡光学系を用いた。その結果、高速進展き裂が分岐した直後においては、試験片の両面でき裂の形状が異なっている事が判明した。
(3)アラルダイト試験片中を秒速300m/s以上の高速で進展するき裂が2つに分岐する瞬間のき裂速度と開口変位を測定し、そこから分岐の直前直後におけるエネルギー解放率を求めた。その結果、分岐の瞬間を挟んでエネルギー解放率は連続的に増加することが判明した。
(4)アラルダイト試験片中の高速進展き裂を、試験片の両面で同時に撮影した。その結果、高速進展き裂が分岐した直後においては、試験片の両面でき裂の形状が異なっている事が判明した。
(5)動的破壊力学の実験的研究では、PMMA,ホマライト,アラルダイトの試験片が用いられているが、「分岐の瞬間を挟んでエネルギー解放率は連続であること」と「分岐が3次元的に発生すること」は、この3種類の材料中の高速進展き裂に共通して現れる特徴である。

Research Products

• [Publications] Shinichi SUZUKI, Kenichi SAKAUE: "Measurement of Crack Opening Displacement and Energy Release Rate of Rapidly Bifurcating Cracks in PMMA by High-Speed Holographic Microscopy"International Journal of the Japan Society of Mechanical Engineers. (To be published). (2004)
• [Publications] Shinichi SUZUKI, Kenichi SAKAUE: "Simultaneous Photographing of Rapidly Bifurcating Cracks on Both Surfaces of Plate Specimens with Pulsed Holographic Microscopy"The 25^<th> Int.Cong.on High-Speed Photography and Photonics. SPIE Vol.4948. 170-175 (2003)
• [Publications] Shinichi SUZUKI, Kenichi SAKAUE: "Measurement of Crack Opening Displacement and Energy Release Rate of Rapidly Bifurcating Cracks by High-Speed Holographic Microscopy"Proceedings of ATEM'03 : Int.Conf.on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (CD). JSME. OS01W0244 (2003)
• [Publications] Kenichi SAKAUE, Shinichi SUZUKI: "Measurement of the Crack Opening Displacement of Rapidly Bifurcating Cracks on Both Surfaces of PMMA Specimens"Proceedings of ATEM'03 : Int.Conf.on Advanced Technology in Experimental Mechanics 2003 (CD). JSME. OS01W0279 (2003)
• [Publications] 鈴木新一, 岩永和也, 加治晋太, 坂上賢一: "アラルダイト中を高速進展するき裂が分岐する瞬間の顕微鏡撮影"平成15年度衝撃波シンポジウム講演論文集. 13-16 (2004)
• [Publications] 鈴木新一, 坂上賢一: "ホマライト100中を進展する高速分岐き裂のエネルギー解放率測定"日本機械学会2003材料力学部門講演会講演論文集. JSME No.03-11. 353-354 (2003)
• [Publications] 鈴木新一: "高速度ホログラフィ顕微鏡法による100ナノ秒領域における破壊現象の撮影"高速度撮影とフォトニクスに関する総合シンポジウム2003. 117-120 (2003)
• [Publications] 鈴木新一, 坂上賢一: "高速度ホログラフィ顕微鏡法とパルスホログラフィ顕微鏡法を用いた高速分岐き裂の研究"第45回構造強度に関する講演会講演集. 156-158 (2003)
• [Publications] 坂上賢一, 宮下友貴, 木村英之, 渡部雄三, 鈴木新一: "高速進展き裂と静止分岐き裂の開口変位と応力拡大係数の測定"第45回構造強度に関する講演会講演集. 159-161 (2003)
• [Publications] 鈴木新一, 加治晋太: "ホログラフィ・コースティック法による高速破壊現象の計測"第45回構造強度に関する講演会講演集. 162-164 (2003)
• [Publications] 鈴木新一, 坂上賢一, 加治晋太: "高速度ホログラフィ顕微鏡法における同期法と高速化の限界について"日本実験力学会合同ワークショップ2003(実験力学における計測・データ処理の問題点・ノウハウ・工夫). 8-13 (2003)