| 研究概要 |
本研究では, アルミニウム及びその合金とGFRP複合材料を主な供試材とし極低温条件下における構造材, 機能性材料等としてのこれら諸材料順応性, 信頼性等の観点から各種力学的特性について評価を試みた.
1050純アルミニウム及び5083合金の77K近傍もしくはこれ以下の温度における引張性質, 引裂き特性, 動的衝撃曲げ破断挙動等について実験的に検討し, 低温下における力学的特性に対する試験温度の影響は転位運動に対する短範囲, 長範囲の障壁の何れが主要な役割を構成し, かつそれらの障壁の形成に対する純度, 合金組織, 加工ひずみ, 試験温度の影響の観点から考察を加えた. 基本的には, 合金元素, 純度の効果は多様であるが, 長範囲の障壁の形成に対しては加工ひずみ量が密接に関連する事を明らかに出来た. 静的引張, 動的衝撃曲げでは. 77K近傍で層状はく離破壊の生成によって吸収エネルギー値が大きく左右されるが, 破壊面, 単位面積当たりのエネルギー値はほぼ同一であり, 静的引裂き試験では層状はく離破壊の形成は4K近傍で始めて観察される事を明らかにした.
GFRP複合材料の極低温下における力学的特性について多面的に検討し, 構成素材単体の極低温下における力学的特性の検討から, ガラス繊維束の強度に, 単繊維としての強度に基づく補正, を加えることで複合則の原則に基づく, 複合材としての信頼性の高い強度予測が可能なことを明らかにした. また, 応力集中係数から評価し得る複合材の切欠き強度比が実測値より30-40%程度高い値を示すことに付いて, 複合構造の考察に基づき明らかにした. 静的引裂き破壊, 動的衝撃曲げ, 静的曲げ破壊試験からGFRP複合材の低温における破壊靱性値を評価し, 試験温度との関係が金属材料と対照的なことを明らかにすると共に, 構成材のガラス繊維強度の温度依存性から説明し得ることを示した.
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