2016 Fiscal Year Annual Research Report
Basic research for measurement of fracture control using ultra high speed observation and precise numerical analyses
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25420016
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
藤本 岳洋 神戸大学, 海事科学研究科, 教授 (60314514)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 切断加工 / 破壊力学 / J積分 / 切り欠き径 / 荷重速度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2015年度の実験内容を踏まえ，今年度は切り欠き・き裂状ノッチからの破壊挙動変化を調べる三点曲げ破壊実験，シャルピー衝撃試験を2種の材料S45CおよびSKS93に対して実施した．シャルピー衝撃試験では材料種によって結果に相違が現れた．S45C材ではき裂状ノッチ試験片を用いて得たシャルピー衝撃値は安定したが，切り欠き端試験片の結果にはばらつきが生じた．切り欠き端からの破面にはシェアリップの生じ方にもばらつきが見られ，この大きな塑性変形を伴う破壊がシャルピー衝撃値にも反映したと考えられる．他方，切り欠き端からの破面は若干の凹凸はあるが比較的安定する傾向がみられた．いずれも衝突速度によるばらつきはあまり見られなかった．SKS93については，破面の凹凸はS45Cより小さくなっており，よりぜい性的破壊挙動を示した．しかし，欠陥端形状や衝突速度いずれに対しても実験結果のばらつきがS45Cより大きくなった．これはSKS93が安定した動的破壊じん性を示しにくいために生じたものと考えられる．その確認のため，SKS93三点曲げき裂試験片を用い，準静的荷重下の三点曲げ破壊試験を行った．この実験では安定した準静的破壊じん性値が得られた．
衝突を伴う破壊現象の数値シミュレーションでは衝突体の接触・非接触判定が破壊挙動に及ぼす影響に注視し，数値解析を行った．金属ストライカー（SCM440製）と三点曲げ金属試験片（鋳鉄，SK85製）の衝突実験の高速度撮影では観察空間分解能の関係から衝突部の接触や非接触状態が判定できない．そのため，荷重作用点に接触・非接触判定を組み込んだ数値シミュレーションを行った．その結果，高速衝突においては，1. ストライカー・試験片間では初期衝突後，非接触状態に移行すること，2. 偏心衝突時にはこの非接触状態への移行を反映させるとき裂進展方向が力学的に予測可能となること，が判明した．
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