2018 Fiscal Year Annual Research Report
ひずみエネルギー密度法によるマイクロ・ナノ材料の統一破壊力学
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16F16366
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北村 隆行 京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
GALLO PASQUALE 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2016-11-07 – 2019-03-31
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| Keywords | 破壊力学 / ナノメートル / ひずみエネルギー密度 / 連続体 / 分子動力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノメートル・スケールの棒材を単結晶シリコンで作成し、破壊の起点となる三角形状の切欠きを導入した試験片を作成し、受入れ研究者が所有する微小材料負荷試験装置を組み込んだ走査型電子顕微鏡を用いてその場観察の下で破壊実験を行った。その結果、切り欠き底からの破壊発生・進展に関する精密な観察を行うとともに、破壊過程を詳細に観察した。また、応力集中係数の異なる切り欠きを用いた実験より、切り欠き底近傍応力分布の相違の影響について実験観察を行った。これらの実験結果に基づく数値解析より、数nmの応力集中によって切欠き底における局所破壊がもたらされていることが判明した。また、それが、連続体力学に基づく破壊モデル（ひずみエネルギー密度法）が数nm以上の応力集中域では適用可能であるに対して、それ以下では適用ができなくなることも明らかにした。すなわち、これが連続体モデルの破壊への適用下限であり、それ以下の寸法では原子による離散性を考慮した理論の構築が必要である。これらの成果の一部は、すでに国際研究誌に掲載されている。また、他の部分は投稿・審査中である。
さらに、実験解析の成果を受けて、分子動力学法による単結晶シリコン原子構造体における微小切欠き底からの破壊シミュレーションに取り組み始め、すでに初期的な結果を得ている。この結果を基に、離散性を考慮した破壊力学の理論解析にも取り組んでおり、論文発表の準備を進めている。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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