| 研究概要 |
本研究者らがまえに導いた経路独立【T^*】積分は静的,動的を問わず、また材料構成式によらず成立するため種々の破壊現象を記述する統一的パラメータとなりうるものである。このためにはき裂先端近傍に存在する破壊進行域(プロセスゾーン)との関係を明らかにしておく必要がある。高速進展中のき裂に対して、理論解析と有限要素法シミュレーションにより、【T^*】積分のプロセスゾーン形状独立法を明らかにした。弾性の場合、無限小プロセスゾーンに対して、【T^*】積分(弾性の場合エネルギ解放率の物理的意味をもつJ′積分と等価)のみがプロセスゾーンの形状によらず一定値をとることを示した。さらに、エネルギ解放率と等価とならない他の積分の場合、形状に積分値が依存することを示した。また弾塑性の場合、有限のプロセスゾーンに対して、【T^*】積分が一定値をとることを示した。さらに弾塑性高速き裂伝播実験のシミュレーションにより、【T^*】積分がプロセスゾーンへのエネルギ流入率と密接な関係があることを示した。
高速き裂伝播の有限要素法シミュレーション手法として、弾性の場合、簡易化した移動要素法と経路独立をJ′積分を組み合せた方法が精度,経済的に優れていることを示した。しかし非線形問題には移動要素法は適用困難であることが分った。これに対し、節点力除荷法(固定要素法)では、線形除荷法が弾性及び弾塑性の場合も最良の【T^*】積分値を与えることを示した。
また衝撃応力波を受けるき裂に対して、【T^*】積分の挙動を明らかにした。ステップ状応力波を受ける場合、弾性,弾粘塑性および弾塑性のいずれの場合も【T^*】積分が直線的時間変化をすることを示した。またその傾きは材料の粘性流動パラメータが大きくなるほど小さくなることを明らかにした。さらに動的CT試験片により、【T^*】積分が荷重一切欠開口変位曲線下の面積より実験的に測定できることを明らかにした。
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