2004 Fiscal Year Annual Research Report
金属マトリックス複合材料の高温下の破壊強度のマイクロメカニックス
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16560059
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| Research Institution | Saitama University |
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Principal Investigator |
土田 栄一郎 埼玉大学, 工学部, 教授 (80016550)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒居 善雄 埼玉大学, 工学部, 助教授 (70175959)
内山 豊美 埼玉大学, 工学部, 助手 (20151904)
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| Keywords | 複合材料 / MMC / FRM / 熱応力 / マイクロメカニックス / 破壊強度 / 弾性学 / 熱弾性 |
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| Research Abstract |
航空,宇宙機器の先端構造材料として,繊維強化金属FRM(あるいは金属系複合材料MMC)が開発され,実用化されている.本研究ではMMCの高温における破壊強度を明らかにするために,理論解析と実験により介在物のマイクロメカニックスに関する研究を行い,以下の結果を得た.
1.厚板に楕円体状介在物が存在し、上面加熱、下面冷却される定常熱応力および無限体に1個の楕円体状空かと刃状転位がある場合の応力集中の干渉を弾性論に基づき厳密に解析し、応力分布,変位分布に及ぼす空かの大きさ,形状比の影響を明らかにした.
2.楕円介在物を有する半無限板の面外曲げの問題を板の曲げ理論に基づいて厳密に解析する方法を示し、モーメント集中係数および介在物周辺の曲げモーメント、ねじりモーメント、せん断力の分布を明らかにした。
3.無限弾性体に楕円体状介在物と円環状き裂が存在し、1軸引張荷重を受ける場合を考え,解析をした。円環状き裂のみの場合厳密に解析でき、応力拡大係数を明らかにした。介在物との干渉については理論的にほぼ解析のみ通しがついた。
4.MMCの熱応力の問題として,偏平回転楕円体状介在物をもつ厚板を考え、介在物に一定勾配の1剪断-eigen歪を与えた問題を3次元弾性理論に基づいて厳密に解析した。アイソパラメトリック2次要素を用いた境界要素法により楕円介在物の解析を行い,介在物の境界で摩擦を伴うすべりを許した場合の非線形問題を解析し、応力集中を明らかにした.
5.SiC粒子強化Al鋳造合金について高温破破断延性におよぼす熱サイクルの影響、静的破断機構のフラクトグラフイーによる評価を行った。また静的破断機構に及ぼす熱サイクルの影響を調べた。さらにSiC粒子強化Al鋳造合金複合材の単調および繰り返し荷重下における力学特性に及ぼす熱サイクルの影響を実験および数値的な解析により研究し、強化粒子と熱サイクルおよび強化粒子と繰り返し荷重の間の相互作用を明らかにした。
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