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金属基繊維複合材料の界面損傷とクリープ挙動の層後効果に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 08650087
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関秋田大学

研究代表者

渋谷 嗣  秋田大学, 鉱山学部, 助教授 (00154261)

研究期間 (年度) 1996 – 1997
研究課題ステータス 完了 (1997年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
1997年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1996年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
キーワード複合材料 / 金属基 / 界面損傷 / クリープ / 均質化理論 / 三次元解析
研究概要

金属基繊維複合材料の界面損傷とクリープ挙動の相互効果を明らかにするために,複合材料の巨視的・微視的挙動に着目して解析を行った.金属の母材は高温では容易に降伏し,また,クリープ変形が生じやすくなる.また,高温で母材と強化繊維との反応を避けるために繊維が被覆されている場合もあり,母材や界面の特性が金属基複合材料の挙動をより複雑なものにしている.繊維の破断を起点とする界面損傷の進展と界面の滑りが母材の応力緩和によってさらに加速されると着想し,複合材料の界面損傷とクリープ挙動の相互効果について検討した.金属基繊維複合材料のクリープ挙動を明らかにするために,母材の金属基に時間依存性のあるクリープ特性を考慮し,繊維破断とその破断部から進展する界面剥離損傷の三次元シミュレーションを行った.
複合材料の微視構造の周期性を仮定し,巨視的な挙動と微視的な挙動が系統的に記述できる均質化理論に注目した.界面損傷の影響を詳細に検討できるように微視的な擾乱変位に関する境界値問題を境界積分方程式で定式化する手法を開発した.繊維複合材料に対して,界面を含めて境界要素を効率的に生成して詳細な三次元解析を行うために汎用のプリ・ポストプロセッサーを用いてモデルの作成と均質化理論を用いた解析システムとの共通化を行った.
このような方法を応用して巨視的なクリープ特性や材料内部の微視的な挙動が明らかにし,複合材料のクリープ機構の理論的解明を試みた.その結果,複合材料の温度が高くなると,残留応力の低下によって界面の摩擦力が低下することから界面上のすべりが促進され,界面のすべりと母材のクリープ相互効果によって温度上昇とともにクリープ変形が非常に顕著になることが明らかになった.

報告書

(3件)
  • 1997 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1996 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (13件)

  • [文献書誌] 渋谷 嗣: "残留応力を考慮した粒子分散複合材料の特性解析" 日本機会学会第9回計算力学講演会講演論文集. No.96-25. 439-440 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shibuya, Yotsugi: "Mechanical Behavior of Metal Matrix Composites Reinfocced by Short Fibers Including Damage on Interfacs" Proceedings of the Second International Symposium on Thermal Stresses and Relaterl Topies. 309-312 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渋谷 嗣: "短繊維複合材料の繊維と母材間の界面損傷と非線形挙動の解析" 日本機会学会第10回計算力学講演会講演論文集. No.97-7. 371-372 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渋谷 嗣: "繊維破断部に界面損傷を有する金属基複合材料の特性" 日本機会学会東北支部いわき地方講演会講演論文集. No.971-2. 45-46 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shibuya and M.Ohmori: "Thermomechanical Properties of Particulate Composites with Residual Stresses (in Japanese)" Proceedings of the 9th Computational Machanics Conference of JSME. No.96-25. 439-440 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shibuya and M.Ohmori: "Mechanical Behavior of Metal Matrix Composites Reinforced by Short Fibers Including Damage on Interface" Proceedings of the 2nd International Symposium on Thermal Stresses and Related Topics. 309-312 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shibuya, Nonlinear: "Behavior of Short Fiber Composites with Interfacial Damage between Fiber and Matrix (in Japanese)" Proceedings of the 10th Computational Machanics Conference of JSME. No.97-7. 371-372 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shibuya and T.Kobayashi: "Mechanical Properties of Metal Matrix Composites with Interfacial Failure at Edge of Broken Fiber (in Japanese)" Proceedings of Iwaki Regional Conference of JSME. No.971-2. 45-46 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1997 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渋谷 嗣: "残留応力を考慮した粒子分散複合材料の特性解析" 日本機会学会 第9回計算力学講演会講演論文集. NO.96-25. 439-440 (1996)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] Shibuya, Yotsugi: "Mechanical Behavior of Metal Matrix Composites Reinforced by Short Fibers Including Damage on Interface" Proceedings of the Second International Symposium on Thermal Stresses and Related Topics. 309-312 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 渋谷 嗣: "短繊維複合材料の繊維と母材間の界面損傷と非線形挙動の解析" 日本機械学会 第10回計算力学講演会講演論文集. NO.97-7. 371-372 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 渋谷 嗣: "繊維破断部に界面損傷を有する金属基複合材料の特性" 日本機械学会東北支部 いわき地方講演会講演論文集. NO.971-2. 45-46 (1997)

    • 関連する報告書
      1997 実績報告書
  • [文献書誌] 渋谷嗣: "残留応力を考慮した粒子分散複合材料の特性解析" 第9回計算力学講演会講演論文集. No.96-25. 439-440 (1996)

    • 関連する報告書
      1996 実績報告書

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公開日: 1996-04-01   更新日: 2016-04-21  

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