| 研究概要 |
短繊維ガラスにより強化されたpolyphenyleneether(GFPPE), polyphenylenesulfide(GFPPS), syndiotactic polystyrene(GFSPS),およびガラスビーズにより強化されたPolyoxymethylene(GBPOM)について一軸引張りおよび面外変形のそれぞれの疲労負荷中の疲労挙動について、試験片内の音速分布、疲労中の音響放射(アコステック エミッション)および粘弾性特性の計測により、それらの複合材料の疲労機構について実験的な解明を試みた。
その結果、疲労1サイクル波形中に休止時間(波形間にインターバル)を設けると一軸繰り返し引張り条件下では、各材料とも繰り返し寿命は大幅に増加したのに対し、面外繰り返し負荷条件では、クラック発生寿命および最終破壊寿命とも、インターバル時間の短い領域で大幅減少し、さらにインターバル時間が長くなるとほぼ一定の寿命に飽和する傾向が見られた。
これらの負荷条件による寿命の休止時間の影響は、疲労試験中試験片に発生する損傷、すなわち、繊維切断,ミクロボイド発生,繊維配向,および母材塑性変形が、大きく変化することによることが、試験片内の音速分布疲労中の音響放射(アコステック エミッション)および粘弾性特性計測から明らかにされた。つまり、負荷形式の相違はおもに弾性挙動に反映される。とくに、面外変形では、休止時間を設けることにより損傷が集中化するため、貫通したメインクラック発生・成長により寿命低下をもたらす。逆に休止時間が無い場合は、損傷が拡大し、メインクラック発生・成長を抑制し、寿命を増加させる。面外集中負荷とならない単純一軸疲労では、休止時間による弾性回復は損傷拡大を抑制するため、それがない場合に比較し、繰り返し寿命を増加させる。
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