| 研究概要 |
ぜい性破壊,延性破壊,疲労破壊等全ての破壊現象はき裂の生成と進展を伴うことは論をまたない.特にき裂進展領域においては,負荷によってき裂先端から湧き出た転位が粒界や第2相粒子などに堆積し,堆積による応力や塑性歪がある限界値に達すると破壊が生じ,き裂が進展するというモデルが妥当である.従って,破壊現象をこのような転位の増殖や運動及び堆積を考慮した転位動力学によって説明するためには,転位源としてき裂先端を採用したモデル化が必要となる.
本研究では,き裂先端を転位源とし,き裂先端における臨界応力拡大係数K_cを転位源活性化応力として採用することにより,き裂進展に対するK_c値支配の動力学モデルの確立を試みた.得られた動力学モデルを用いて,き裂先端より放出された転位がき裂前方の介在物に堆積する動力学シミュレーションを行うことにより,き裂及び介在物回りの応力場や介在物に堆積した転位による塑性ひずみ量の経時変化を明らかにした.また,この塑性ひずみに及ぼす介在物とき裂との幾何学的関係や介在物剛さ等の影響を明らかにした.また,転位動力学による疲労破壊機構の解明を試みた.疲労き裂進展速度は,き裂先端開口変位に比例すると言われていることに鑑み,き裂先端から放出された転位がき裂面から傾斜したすべり面上を運動し結晶粒界に堆積する動力学シミュレーションを行うことによって,き裂先端開口変位の経時変化やすべり面角度の影響を明らかにした.さらに,転位動力学モデルの応用として,金属材料の耐磨耗性等の改善を目的として行われている表面改質を取り上げ,表面硬化層に堆積する転位の動力学シミュレーションを行った.その結果,表面改質層の破壊が生じる限界の作用応力と結晶粒径の間にHall-Petch型の直線関係が成り立つことを明らかにした.
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