| 研究概要 |
金属材料の延性破壊過程で重要な役割を果たす微視的空孔(void)に関して,その発生から成長の過程,ならびに空間的な分布形態を塑性構成関係に反映することが重要だと考えられる.このため,空孔の相互関係を直接的に考慮した非局所性を有する構成関係を損傷力学的な考察から確立するとともに,2次元ないし3次元的なモデル試験片を作成し,実験的に非局所性構成関係モデルの有効性を確認することが本研究の目的であり以下の研究を行った.
1.実在材料中の様々な徽視空孔が複雑に分布する状況を,円孔が不規則に分布する2次元平板モデルを用いて理想化する.この理想材料のモデルに対して,すでに申請者らが提案しているテセレーション解析を適用してポロノイ多角形を定め,代表基準セルを求めた.さらに代表基準セルについて損傷テンソル,実質相当応力を求めることにより,多孔平板の損傷状態の評価を行った.
2.手法の妥当性を検討するために,多孔平板について液圧バルジ試験装置による等2軸引張り試験を行った.変形後のそれぞれの円孔を写真撮影し,画像処理によって各円孔の変形状態を定量的に評価した.得られた変形の分布状態は,実質相当応力の分布とよく対応していることが確認された.
3.より実在材料に近い3次元モデルについて,ボロノイ多面体を作成し損傷評価法について検討した.また,光造型法によって内部に空孔を任意の位置に分布させた高分子材料の3次元引張試験片を作成した.この試験片の引張り試験を行い,破断状況,破断後の空孔の変形状態を観察したところ,ボロノイ多角形から求めた損傷テンソルの成分と強い相関があることがあることがわかった.
4.これらの実験と平行して,多孔平板の有限要素弾塑性解析を行い応力集中の程度等を求めた.有限要素解析結果と比較することにより,提案した実質相当応力を用いる方法はさまざまな負荷経路についても損傷状態の評価が可能であることがわかった.
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