2018 Fiscal Year Annual Research Report
Prediction of Brittle Fracture from Defects Considering Cyclic History Effects and Ductile Crack Growth: Estimation Method of Accumulated Plastic Deformation Capacity
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16K06598
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| Research Institution | Ariake National College of Technology |
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Principal Investigator |
岩下 勉 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 教授 (10332090)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 脆性破壊 / 塑性変形能力 / ワイブル応力 / 繰返し負荷 / 累積損傷度 / 延性き裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，繰返し負荷を受ける切欠き付試験片において，延性き裂進展を伴った脆性破壊に着目し，これによって決する累積塑性変形能力の推定方法を確立することを目的としている．最終年度は実験データの補強のための追加実験を行った．これにより靱性の低い場合と高い場合の両面での検討を可能とした．加えて，高靱性材料における3点曲げ破壊靱性試験片による切欠き深さのことなる場合での脆性破壊発生を検討するための追加実験を行った．これにより切欠き深さの違いが延性き裂を伴った脆性破壊に及ぼす影響について考察することを可能とした．
本研究の最大の目標である累積塑性変形能力推定方法の検討・開発に関しては，脆性破壊のクライテリアであるワイブル応力と破断サイクル数との関係を定量化することで，一定振幅繰返し載荷における脆性破壊発生時期の推定，すなわち，累積塑性変形能力推定を可能とした．この結果を基に，マイナー則を用いて異なる振幅を受けて脆性破壊が生じた試験片の損傷度を算出するとともに，これらの場合の脆性破壊によって決する累積塑性変形能力推定方法を提案した．その結果，異なる振幅を受けた場合においても，推定値は実験値を±20％程度の誤差で捉えることができた．材料そのものに内在する脆性破壊発生のばらつきを考えると，良い精度で脆性破壊の発生を推定できていると言える．これの結果は繰返し載荷を受ける接合部等から発生する脆性破壊の予測につながるもので，本研究の最大の成果である．
また，有限要素解析によるき裂進展シミュレーションに関しても，立体モデルによるシミュレーションを実現し，き裂の進展がワイブル応力に及ぼす影響についても明らかにした．
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