| 研究課題/領域番号 |
15360349
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 首都大学東京 |
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研究代表者 |
若山 修一 首都大学東京, 都市教養学部理工学系, 助教授 (00191726)
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| 研究分担者 |
小林 訓史 首都大学東京, 都市教養学部理工学系, 助教授 (80326016)
赤津 隆 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 講師 (40231807)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2005
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| 研究課題ステータス |
完了 (2005年度)
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| 配分額 *注記 |
15,200千円 (直接経費: 15,200千円)
2005年度: 2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 6,000千円 (直接経費: 6,000千円)
2003年度: 6,600千円 (直接経費: 6,600千円)
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| キーワード | セラミックス / 熱衝撃破壊 / AE解析 / FEM / 微視破壊過程 / 長期信頼性 / 結晶粒径 / 多軸応力 / ディスクオンロッド試験 / 熱応力 / き裂進展抵抗 / 高靭化機構 / ディスクンロッド試験 / 主き裂形成理解応力 / き裂進展経路 / 最大周方向応力 |
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| 研究概要 |
熱衝撃破壊は、物体内の大きな熱流束に伴い発生した温度差に起因する熱応力の下での、微視割れの生成・成長・合体など微視的素過程で構成される巨視き裂(主き裂)の生成・進展過程と考えられる。したがって「熱応力の決定」及び「微視破壊過程の解明」の2つを動的に行うことが必須である。しかしながら、熱衝撃破壊は短時間で動的な現象のため、それらを同時に満足する実験手段は従来ほとんど見うけられない。
そこで本研究では、上述の2点を満足する熱衝撃特性評価法の確立及びそれによる熱衝撃破壊機構の解明とともに、それらに基づいた高耐熱衝撃材料設計・構造設計技術の開発を最終目的とし、以下のような研究を行った。
1.熱衝撃破壊過程評価システムの構築
従来からのAE法に加え、ビデオカメラによる観察ユニットを増強することにより、熱衝撃破壊過程をより詳細に評価できるようになった。また、FEM解析ソフトウェアをグレードアップし、3次元熱伝導解析、構造解析が可能となり、試験片厚さ方向の温度分布・熱応力分布の検討が可能となった。
2.熱衝撃下き裂進展挙動への拡張
上記のような評価システムの増強により、従来の熱衝撃下におけるき裂発生過程のみならず、き裂進展過程の評価も可能となり、試験片を貫通していない微小なき裂から貫通き裂からのき裂進展過程を詳細に検討した。また、ウィスカ等で高靭化したセラミックス器複合材料の熱衝撃下き裂進展過程を破壊力学的に明らかにした。
3.セラミックスにおける微視破壊過程の非破壊評価法の高精度化
AE信号解析システムの増強により、機械的応力下でのセラミックスの微視破壊過程の非破壊評価の高精度化が達成された。それをバイオセラミックスに適用することにより、バイオセラミックスのハイブリッド保証試験や寿命予測法など長期信頼性評価に関する重要な知見が得られた。今後、これらの成果を熱衝撃破壊に拡張する予定である。
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