2005 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, 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3次元定常熱応力および楕円介在物を有する半無限板の直線縁の1部が加熱される2次元定常熱応力問題を厳密に解析し、応力分布,変位分布に及ぼす介在物の大きさ,形状比の影響を明らかにした.
2.楕円介在物を有する帯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た。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式は得られたが数値計算は結果の検討中である。
4.中間層として銅を有するセラミック/金属接合材の界面端部を考えると、べき乗硬化する弾塑性体と弾性体の界面端部の特異応力場を考える必要がある。この場合の界面における特異性については明らかにされていない。レーザーモアレ干渉法による実験と有限要素解析により計算し、弾性/弾塑性界面は剛体/べき乗硬化材界面でモデル化することができることを明らかにした。
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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