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理想へき開強度および転位運動に着目した脆性破壊現象のマルチスケールモデリング

Research Project

Project/Area Number 15J05417
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

川田 樹  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥2,800,000 (Direct Cost: ¥2,800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsへき開破壊 / 靭性 / 破壊確率モデル / 有効表面エネルギー / ベイナイト / 鉄鋼材料 / 脆性破壊 / ミクロ組織
Outline of Annual Research Achievements

29年度には、研究実施計画に示したとおり、前年度に作成したMA間の距離を調整した供試材を用いて多数の破壊試験を行い,ベイナイト鋼におけるへき開脆性破壊発生過程のStage II(脆化相割れの母相への伝播)の限界条件の定式化を行った.まず,従来研究でへき開脆性破壊発生のStage IIを記述する上で用いられてきたPetchの式の問題点を考慮し,転位堆積距離を考慮したStage IIの限界応力を,有効表面エネルギーγpmを未知の定数として新たに定式化した.このγpmを,新たに定式化した限界条件を組み込んだ破壊確率モデルによって構築した尤度関数を前述の多数の破壊試験の結果に適用し,尤度を最大化することによって推定した.
また,以上に示した新たに提案したStage IIの限界条件および,前年度の研究によって取得したγmmの温度依存性を組み込んだStage IIIの限界条件を用いて,破壊確率モデルを構築した.構築した数値モデルの妥当性を検証するために,微視組織の異なる4種のベイナイト鋼を準備し,破壊靭性試験を行うことで得たそれぞれの破壊靭性値分布の温度依存性と,本数値モデルによって算出した破壊靭性値分布の温度依存性を比較した.比較の結果,両者の結果は良好な一致を示していることが確認され,本数値モデルの妥当性が検証された.
以上に示したように,今年度は前年度に引き続き,実験を通したベイナイト鋼のへき開破壊発生過程の定式化に取り組むと共に,これまでの研究によって得られた成果を統合することで,最終的な目標であるベイナイト鋼におけるへき開破壊現象の数値モデル構築を行った.数値モデルは実際の鉄鋼材料への適用によって妥当性が検証されたため,本研究の成果は以前より多くの研究者によって取り組まれてきたベイナイト鋼におけるへき開脆性破壊現象に対する研究に十分に貢献すると考えられる.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results)

  • [Journal Article] Experimental evaluation of effective surface energy for cleavage microcrack propagation across grain boundary in steels2018

    • Author(s)
      Kawata Itsuki、Nakai Hiroaki、Aihara Shuji
    • Journal Title

      Acta Materialia

      Volume: 150 Pages: 40-52

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2018.02.057

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ラス間マルテンサイトを含む低炭素ベイ ナイトのへき開破壊靭性予測モデル2016

    • Author(s)
      川田 樹,平出 隆志,柴沼 一樹,川畑 友弥,粟飯原 周二
    • Journal Title

      鉄と鋼

      Volume: 102

    • NAID

      130005154144

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Development of cleavage fracture initiation model for bainite steels based on micro mechanism2016

    • Author(s)
      I.Kawata, T.Hiraide, K.Shibanuma, T. Kawabata, S. Aihara
    • Journal Title

      International Journal of Offshore and Polar Engineering

      Volume: 印刷中

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] MA分布がへき開破壊応力に与える影響2017

    • Author(s)
      川田樹
    • Organizer
      日本鉄鋼協会第174回秋季講演大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental Evaluation of Effective Surface Energy Corresponding to Cleavage Crack Propagation across Grain Boundary in Ferritic Steels2017

    • Author(s)
      Itsuki Kawata
    • Organizer
      14th International Conference on Fracture
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] A New Likelihood Function for Obtaining Weibull Stress Parameters for Cleavage Fracture Initiation in Inhomogeneous Materials2017

    • Author(s)
      Itsuki Kawata
    • Organizer
      27th International Ocean and Polar Engineering Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鋼の劈開破壊における微小亀裂の結晶粒界突破に対する伝播抵抗の実験的評価2016

    • Author(s)
      川田樹
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 第172回秋季講演大会
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of new formulation and likelihood function on probabilistic fracture initiation model2016

    • Author(s)
      Itsuki Kawata
    • Organizer
      21th European Conference on Fracture, Procedia Structural Integrity
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微視的機構に基いたベイナイト鋼の脆性破壊発生モデル2015

    • Author(s)
      川田 樹,柴沼 一樹,川畑 友弥,粟飯原 周二,平出 隆志
    • Organizer
      日本鉄鋼協会 シンポジウム「ベイナイト鋼脆性破壊の微視的機構とそのモデル化」
    • Place of Presentation
      福岡県福岡市 九州大学 伊都キャンパス
    • Year and Date
      2015-09-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Cleavage Fracture Initiation Model for Bainite Steels Based on Micro Mechanism2015

    • Author(s)
      I.Kawata, T.Hiraide, K.Shibanuma, T. Kawabata, S. Aihara
    • Organizer
      The 25th International Offshore and Polar Engineering Conference
    • Place of Presentation
      Kona, Hawaii, USA
    • Year and Date
      2015-06-21
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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