| 研究課題/領域番号 |
14205019
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
機械材料・材料力学
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| 研究機関 | 神戸大学 (2004)
神戸大学(海事科学部) (2002-2003) |
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研究代表者 |
西岡 俊久 神戸大学, 海事科学部, 教授 (60018067)
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| 研究分担者 |
藤本 岳洋 神戸大学, 海事科学部, 助教授 (60314514)
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| 研究期間 (年度) |
2002 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
55,510千円 (直接経費: 42,700千円、間接経費: 12,810千円)
2004年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2003年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2002年度: 36,530千円 (直接経費: 28,100千円、間接経費: 8,430千円)
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| キーワード | 経路独立動的J積分 / デローニー自動要素分割に基礎をおく移動有限要素法 / 動的分岐破壊き裂先端全エネルギー流入束臨界説 / 超高速度ビデオカメラ / 界面遷音速破壊 / coherent gradient sensing-CGS法 / 高エネルギー衝撃破壊試験機 / マッハ衝撃波線 / coherent gradient sensingCGS法 / 高速き裂進展 / 超高速度撮影 / き裂面粗さ / 動的J積分 / C.G.S.法 / 移動有限要素法 / 遷音速破壊 / 界面き裂問題 / 接触 / 摩擦 |
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| 研究概要 |
実験面では、本助成開発荷重漸増型試験機を用いて、均質材料動的破壊実験を行った。その結果、極限高速破壊として、材料のせん断波速度c_sの75%を超えるき裂速度を本助成開発世界最先進超高速度ビデオカメラシステム最高撮影速度:百万駒/秒,露光パルス10nsで記録することに成功した。この破壊速度は、従来の極限破壊速度特異応力場理論による極限速度0.6c_sを超えるものであり、均質固体中では世界的に初めて観察されたものである。しかし、高速き裂先端漸近応力場高次項の影響を考慮すると0.75c_sの超高速直進速破壊が可能であることを理論的に証明した.また、き裂先端全エネルギー流入束Ψ_<total>単位時間に高速伝播き裂先端へ流入する全エネルギーと破面粗さの関係を明らかにした。これによると、Ψ_<total>が大きくなるにつれて破面粗さが大きくなることを明らかにした。破面粗さは動的き裂分岐のトリガーになるものである。動的分岐破壊瞬間の支配条件については長年人類の未解決問題であったが、本研究者らは、先の実験的研究でき裂先端全エネルギー流入束Ψ_<total>臨界説Ψ_<total>が材料固有臨界値に達した時、き裂が二本分岐する.を証明した。また、本研究室のデローニー自動三角分割に基礎をおく移動有限要素法を用いて多数動的分岐破壊の精密なシミュレーションに世界的に初めて成功した。この際、Ψ_<total>臨界説が多数動的き裂分岐にも有効であることを明らかにした。
アルミ合金PMMA接合材の界面高速破壊実験を本助成開発高エネルギー衝撃破壊試験機1Kg、最高衝撃速度:180km/_hを用いて行った。これにより、PMMAせん断波速度を超える遷音速破壊をCGS法で捉え、超高速度ビデオで記録した。一方、移動有限要素シミュレーションにより遷音速界面き裂先端後面が数ミリ程度接触しながら伝播していることを示した。また、界面き裂先端及び接触面後端からのマッハ衝撃波が上記実験とよく一致することを示した。
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