| 研究概要 |
航空,宇宙機器の先端構造材料として,繊維強化金属FRM(あるいは金属系複合材料MMC)が開発され,実用化されている.本研究ではMMCの高温における強度特性を明らかにするために,理論解析と実験により介在物のマイクロメカニックスに関する研究を行い,以下の結果を得た.
1.無限弾性体に複数個の楕円体状介在物が存在し、引張荷重を受ける場合、および無限体に1個の楕円体状介在物とらせん転位がある場合の応力集中の干渉を弾性論に基づき厳密に解析し、応力分布,変位分布に及ぼす介在物の大きさ,形状比,横弾性係数比の影響を明らかにした.
2.無限弾性体に楕円体状介在物と円環状き裂が存在し、1軸引張荷重を受ける場合を考え,解析をしたが、級数の収束に難があった。
3.MMCの熱応力の問題として,偏長回転楕円体状介在物をもつ半無限体を考え、介在物に剪断-eigen歪みを与えた問題を弾性理論に基づいて厳密に解析し,応力分布,変位分布に及ばす介在物の大きさ,形状比,横弾性係数比の影響を求めた.さらに,アイソパラメトリック2次要素を用いた境界要素法により楕円介在物の解析を行い,介在物の境界で摩擦を伴うすべりを許した場合の非線形問題を解析し、応力集中を明らかにした.
4.SUS304材について低サイクル疲労試験を行い,超音波法を用いて微小表面き裂を非破壊的に測定する方法を開発した。その結果,水浸超音波法を用い、後方反射波の最大振幅を測定することにより、100ミクロンのき裂を検知することが可能になった.
5.窒化珪素とSUS304および中間材として銅を用いたセラミックス/金属接合材の繰り返し曲げ疲労実験を行い、界面き裂の発生と進展特性を観察し、破壊形式が3つあること、圧縮応力側からもき裂が発生することを観察すると共に、残留熱応力を考慮した応力拡大係数を用いてき裂を評価することができた。
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