| 研究課題/領域番号 |
07650127
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 鈴鹿工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
辻 正利 鈴鹿工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (60043296)
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| 研究分担者 |
田村 陽次郎 鈴鹿工業高等専門学校, 物理教室, 助教授 (20163701)
斉藤 正美 (斎藤 正美) 鈴鹿工業高等専門学校, 電子情報工学科, 教授 (30149934)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1997
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| 研究課題ステータス |
完了 (1997年度)
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| 配分額 *注記 |
2,100千円 (直接経費: 2,100千円)
1997年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1996年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1995年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
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| キーワード | 金属破壊 / 破面構造 / シュミレーション / フラクタル解析 / シミュレーション / 金属破面 |
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| 研究概要 |
金属破壊をフラクタル破壊力学の立場から、複雑な材料破面がフラクタル特性をもつ幾何学的構造(フラクタル次元)として定量化を図り、材料固有の微視的あるいは準微視的な機械的特性と巨視的な破壊破面構造の複雑さとの関係を、アルミニウム合金7075や鋳鉄に対して実験的に調べた。その結果破壊破面のフラクタル次元は材料の機械的性質との間に明瞭な相関関係が得られたが、内部残留応力の分布状態も影響しているようである。そこで破面生成の数値シュミレーションでは、材料の内部構造を抽象化し、これを空孔、不純物、残留ひずみなどの分布状態によって決まる不均一エネルギー場ととらえ、それぞれの分布条件に対して力学的モデルを提案して、強度解析を実施して巨視的な破面構造との因果関係を探ることにした。
構築した破面構造を得る数値解析シミュレーション・プログラムは有限要素法を適用した強度計算によるもので、材料は機械的性質の異なる比較的大きさの揃った結晶粒で構成され、その初期状態は空孔、不純物や析出物などが分散していて、ある残留ひずみ分布が与えられているものと仮定する。解析するモデルの平板には中央付近に1個の欠損(キ裂の発生源)が存在するとして一様引張りを受ける力学的負荷条件の下で、各要素の応力を数値計算し、巨視的な破面構造の生成であるので、最大せん断エネルギー説あるいは破壊形態モードIによる最大応力説によって破壊が起こるとして、それぞれの場合の最大値を取った要素が破壊したとして削除して残りの要素で応力計算などを繰り返せば、破壊の進展が得られて破面が生成されることになる。
幾つかの初期条件のもとで数値シュミレーションヲ実施した結果は次のようである。
(1)破壊は任意の方向に分岐進展する。
(2)複雑な破壊破面構造が形成された。
ここで得られた破面はフラクタル特性を有しており、本解析手法は破壊実験結果の検証に役立つものと役立っものと思われる。
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