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複雑界面を有するナノ構造体の破壊力学

研究課題

研究課題/領域番号 13F03055
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

北村 隆行  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20169882)

研究分担者 YU Hongjun  京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
YU Hongjun  京都大学, 工学研究科, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2014年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードき裂 / 界面 / Interaction Integral / 破壊力学 / 亀裂
研究実績の概要

Yu研究員が開発したInteraction Integral Methodを用いて、ナノ・マイクロデバイス中の複雑な界面の破壊メカニズムを力学的に解明することが、本研究の目的である。
二年目である平成26年度は、多層材料における異種材料の界面を対象とし、Interaction Integral Methodを用いて異材界面き裂先端近傍の応力特異場の強さに関する精密な破壊力学解析を実施した。
一方で、Interaction Integral Methodは様々な材料の破壊特性を精密に解析できる可能性を有する点に着目し、材料の微視的かつ複雑な自由度を表現可能なmicropolar理論に基づく多自由度材料に適用することで、Interaction Integral Methodの高い適用可能性を実証した。同時に、熱応力が支配的となる異材界面や、複雑な力学条件下のき裂への拡張も行い、その妥当性・有効性を実証した。これらの成果は、European Journal of Mechanics等の国際誌に掲載済である。
さらに、圧電材・強誘電材など力学特性と材料機能が密接に連動するマルチフィジックス材の破壊問題へのInteraction Integral Methodの拡張も行っており、マルチフィジックス効果によって見かけの破壊じん性が大きく向上することを明らかにした。本成果については国際誌へ投稿中である。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (1件)

  • [雑誌論文] A New Domain-Independent Interaction Integral for Solving the Stress Intensity Factors of the Materials with Complex Thermo-Mechanical Interfaces2015

    • 著者名/発表者名
      Hongjun Yu and Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      European Journal of Mechanics - A/Solids

      巻: 49 ページ: 500-509

    • DOI

      10.1016/j.euromechsol.2014.09.007

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fracture Mechanics Investigation on Crack Propagation in the Nano-Multilayered Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Guo Licheng, Takayuki Kitamura, Yabin Yan, Takshi Sumigawa, Kai Huang, Hongjun Yu
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures

      巻: - ページ: 208-220

    • DOI

      10.1016/j.ijsolstr.2015.03.025

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Anomalous Toughening in Nanoscale Ferroelectrics with Polarization Vortices2015

    • 著者名/発表者名
      Le Van Lich, Takahiro Shimada, Koyo Nagano, Yu Hongjun, Jie Wang, Kai Huang and Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 88 ページ: 147-155

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2014.12.056

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Domain-Independent Interaction Integral for Linear Elastic Farcture Analysis of Micropolar Materials2014

    • 著者名/発表者名
      Hongjun Yu, Takashi Sumigawa and Takayuki Kitamura
    • 雑誌名

      Mechanics of Materials

      巻: 73 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1016/j.mechmat.2014.03.001

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A domain-independent interaction integral for linear elastic fracture analysis of micropolar materials2014

    • 著者名/発表者名
      Hong jun Yuほか
    • 雑誌名

      Mechanics of Materials

      巻: 74 ページ: 1-13

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] A domain-independent integral for fracture of piezoelectric composites2013

    • 著者名/発表者名
      Hongjun Yu
    • 学会等名
      5th Asia Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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