2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of process-based discretized model for ceramic thermal barrier coatings
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18K03847
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
荒井 正行 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (40371314)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Brickモデル / 多角形平面充填構造 / 界面強度 / き裂進展プロセス / 破壊靭性値 / フラクタル次元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究を通じて開発を進めてきた多角形平面充填構造によるき裂進展シミュレーションコードを利用して，本年度は多角形数を増加させた大規模詳細解析を実施した。さらに多角形として三角形(n=3)，四角形(n=4)，六角形(n=6)を対象にして頂点数nならびに負荷角度が破壊靭性値に及ぼす影響を調査した。この結果，以下の知見を得た。(1)負荷角度によらず頂点数の増加に伴って破壊靭性値が増加した。(2)負荷角度が (2-n)π/2nに近づくにつれて破壊靭性値が増加した。(3)頂点数ならびに負荷角度を特徴づけるパラメータとしてフラクタル次元Dが有望であることを示した。(4)フラクタル次元とともに破壊靭性値が増加することを認めた。これにより，微視的構造の最適化に際してフラクタル次元を指標とすることが有効であることが明らかとなった。
以上の知見を踏まえて，界面におけるCohesiveの材料定数を変化させ，この影響がき裂進展挙動に及ぼす影響を調査した。この結果，以下の知見を得た。(5)界面に垂直方向と平行方向の破壊臨界値を変えることで破壊様相に強い異方性が生じることを発見した。
(6)破壊臨界値に統計的な性質を付与することで，破壊様相は異方性から等方性へ漸近していくことがわかった。
以上により，本研究を通じて当初掲げていた到達目標以上の成果を得ることができた。最後に，本研究成果に対して2020年度日本機械学会賞（論文）が授与された。
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Research Products
(5 results)
