| 研究概要 |
1.セラミックスにおけるランダム微視構造に基づいた強度特性の解析:セラミックスにおける微視構造の影響を考慮した場合の応力拡大係数の補正係数を導出し,これを新たなランダム系力学パラメータとした.この補正係数の評価のため,微視構造のばらつきとして結晶粒ごとの剛性および粒径の変動を取り入れたき裂先端応力場に関する数値解析を行った.これより,き裂先端の結晶粒の剛性,き裂の後方と先端における結晶粒を挟む上下の結晶粒の剛性による影響が強く,粒径による影響はほとんどないことがわかった.次に,上記の解析から得られた応力分布特性より微視構造を考慮した補正係数の分布特性を求めた結果,補正係数の値はき裂長さが長いほど小さくなるが,変動幅にはほとんど差が現れないことがわかった.さらに,補正係数の分布から,き裂進展抵抗曲線基準のクライテリオンに基づいた強度分布の推定を行った.その結果,推定した強度分布は実験結果のばらつきにおける平均的な傾向についてよく表すことができた.
2.金属材料におけるランダム微視構造を考慮した疲労特性の解析:金属多結晶材料のモデル化にあたっては,正六角形を基本要素として採用し,その要素の各節点をある条件のもとて移動させ,解析対象とする特定領域を不定形六角形要素で構成した.2相組織のモデル化にあたっては一様乱数を用いて各組成率に相当する割合に2相を選別した.このような要素から構成される多結晶材料に対して,粒界またはすべり線上に発生したき裂の合体による成長と個々のき裂の進展との競合により,き裂の成長特性が決定されるという解析モデルを構築した.この解析モデルを用いて,異なる微視組織を有する4種類の金属材料について,それらの切欠き材の多軸疲労における破損寿命をモンテカルロ・シミュレーションにより統計的に推定した.得られた寿命の分布幅は実験結果をよく表すことができた.
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