2015 Fiscal Year Annual Research Report
押し込みその場観察装置の作製とガラスの新規脆さ評価法の提案
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25420713
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| Research Institution | The University of Shiga Prefecture |
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Principal Investigator |
吉田 智 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (20275168)
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2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ガラス / インデンテーション / クラック / 脆さ / 破壊 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，ガラスの押し込み破壊について「いつ」「どこで」「どのような」割れ（クラック）が発生するのかを「その場」観察し，そのガラス組成依存性，圧子形状依存性を評価することを目的とした。その結果，ガラスの押し込み試験中に高解像度の「その場」観察画像を得ることに成功するとともに，圧子直下の変形のみならず押し込み試験中の接触領域周囲の３次元変形状態を初めて明らかにすることが出来た。さらに，本研究で得られた知見により，ガラスに異物が衝突するときのクラック発生について，新しいメカニズムを提案することが出来た。本研究で得られた具体的な研究成果は，次の２点に纏められる。
１点目は，ガラスの押し込み変形挙動を高解像度で「その場」観察できる装置を作製したことである。この装置を用いると，押し込み荷重と圧子の侵入深さが記録できるだけではなく，押し込み試験中の接触領域の「その場」観察画像の取得が可能であるため，真の接触圧力を決定することができる。さらに，観察画像に現れる干渉縞と観察光波長から，接触領域近傍の変形量を初めて評価することが出来た。
２点目は，作製した「その場」観察装置により，押し込み変形・破壊挙動のガラス組成依存性と圧子形状依存性について新規な知見が得られたことである。ガラスの押し込み応答性は，硬度と弾性率の比率により変化し，同じ押し込み試験条件であっても，より弾性的に応答するガラスと塑性的に応答するガラスが存在することが分かった。また，ダイヤモンド圧子の頂角が鈍角になるほどガラスは弾性的に応答することを実験的に示した。
以上の成果により，押し込み試験中に発生するクラックの形状とタイミングを，押し込み変形挙動と関連付けてそのメカニズムを提案することが出来た。
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