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界面の非弾性不安定現象に注目した複合構造材料の破壊強度の力学的研討

研究課題

研究課題/領域番号 63460078
研究種目

一般研究(B)

配分区分補助金
研究分野 材料力学
研究機関大阪大学

研究代表者

北川 浩  大阪大学, 工学部, 教授 (30029095)

研究分担者 井上 豊  大阪大学, 工学部, 助手 (90029033)
渋谷 陽二  大阪大学, 工学部, 助手 (70206150)
仲町 英治  大阪大学, 工学部, 助教授 (60099893)
久保 司郎  大阪大学, 工学部, 教授 (20107139)
研究期間 (年度) 1988 – 1990
研究課題ステータス 完了 (1990年度)
配分額 *注記
7,100千円 (直接経費: 7,100千円)
1990年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1989年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
1988年度: 4,300千円 (直接経費: 4,300千円)
キーワード積層複合薄板 / 非弾性不安定 / 界面不安定 / 剥離伝播 / 変形限界 / 局部くびれ / 弾ノ粘塑性体 / 界面あれ / ひずみ速度依存性 / フラクタル次元 / 積層複合材 / 界面強度 / 局所くびれ / 粘 / 弾塑性体
研究概要

力学的強度特性の内部損傷に対する余裕(冗長性)の欠如という複合材料の弱点を評価するための知見を獲得することを目的として,界面の力学的不安定特性に注目した研究を行い,つぎのような成果を得た.
[A]積層構造を有する平面ひずみブロックの,一様引張り変形からの分岐解析を通じて、・支配方程式が積層領域ごとにせん断帯状変形を発生する可能性がある双曲線型となる条件を明らかにし,・楕円型領域内で,界面に変形モ-ドが集中する界面不安定分岐が存在することを示し,・界面剥離の評価基準になる無限小波長モ-ドの分岐点の材料特性(各積層材の塑性硬化特性,降伏応力,および弾性系数)依存性を明らかにした.
[B]表面と界面の不安定現象の実体を検討する目的で,材料単体に固有の限界をはるかに超えた変形を加えることができる高分子薄膜を表面に積層したアルミ箔の単軸/等2軸引張り試験を行い,界面に生じるあれの成長を観測した.その結果より,・単軸引張り試験では,自由縁に現れる局所変形が起点となる破断を生じ,材料固有の変形限界状態を作り出すことができない,・界面あれは,ほぼひずみに比例する時期を経て一旦成長が止まり,その後急増し最終破断に致る.アルミ箔単体の表面あれ成長では見られないあれ成長停止期間では,不安定的局所変形を高分子薄膜が抑制しており,それが積層材の伸びを著しく向上させることに貢献していることを明らかにした.
[C]界面,表面不均質変形のフラクタル解析を行い,初期形状,結晶粒サイズに依存するあれの成長と,せん断帯の形成などの結晶微細構造に起因した形状変化では,フラクタル次元が異なることを明らかにした.
[D]高分子膜積層材の界面剥離伝播と母材局所変形を数値シミュレ-ションにより検討し,剥離の起点となる欠陥が母材の特性と影響し合って成長する過程に及ぼす材料的,幾何学的要因を明らかにした.

報告書

(4件)
  • 1990 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1989 実績報告書
  • 1988 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (22件)

  • [文献書誌] M.Sakaguchi,T.Yamanoi,M.Hasegawa & H.Kitagawa: "Mechanical Properties of Aluminum Foil Laminated nith Plastic Film" Zeit.Metallkunde. 79. 452-458 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渋谷,北川,赤木 坂口: "樹脂積層材の界面はく離伝ぱと母材局所変形挙動" 日本機械学会論文集 A編. 56. 201-206 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渋谷,北川,向井: "樹脂積層アルミはくの局所変形挙動の検討" 塑性と加工(日本塑性加工学会誌). 32. 88-93 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 北川,渋谷,山崎: "積層複合材の界面分岐解析" 日本機械学会論文集 A編. 57. 232-237 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Shibutani,H.Kitagawa & T.Nakamura: "Growth of Interfacial Inhomogeneous Deformation in Thin Laminated Material Subjected to Bioniod Pension" Proc.Mecamat'91.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M. Sakaguchi, T. Yamanoi, M. Hasegawa & H. Kitagawa: "Mechanical Properties of Aluminum Foil Laminated with Plastic Film" Zeit. Metallkunde. Bd. 79, H. 7. 452-458 (1988)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Shibutani, H. Kitagawa, M. Akagi & M. Sakaguchi: "Propagation Process of Delamination and Local Deformation on Metal-Polymer Laminated Materials" Trans. JSME. Vol. 56, No. 522. 201-206 (1990)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Shibutani, H. Kitagawa & H. Mukai: "Local Deformation Behavior of an Aluminum Foil Laminated with Plastic Films" J. JSTP. Vol. 32, No. 360. 88-93 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] H. Kitagawa, Y. Shibutani & H. Yamazaki: "Bifurcation Analysis at the Interface of a Laminated Material" Trans. JSME. Vol. 57, No. 534. 232-237 (1991)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y. Shibutani, H. Kitagawa & T. Nakamura: "Growth of Interfacial Inhomogeneous Deformation in Thin Laminated Material Subjected to Biaxial Tension" Proc. Mecamat'91.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1990 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 渋谷,ほか3名: "樹脂積層アルミはくの局所変形挙動の検討" 塑性と加工. 32. 88-93 (1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 北川,ほか2名: "積層複合材の界面分岐解析" 日本機械学会論文集 A編. 57. (1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Shibutani,Y,et al.: "Propagation Process of Delamination and Local Deformation on Metal Polymer Lominated Materaols" JSME International Journal. 34. (1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] Shibutani,Y.,et al.: "Grouth of Intorfacial Inhomogeneous Deformation in Thin Laminated Material Subjected to Biorcial Tensien" Proc.MECAMAT'91. (1991)

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書
  • [文献書誌] 渋谷 ほか3名: "樹脂積層材の界面はく離伝ぱと母材局所変形挙動の解析" 日本機械学会論文集(A編). 56. 201-208 (1990)

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 北川 ほか3名: "積層材の界面はく離伝ぱと母材分岐粒動の協同現象" 日本機械学会関西支部講演会論文集.

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 北川 ほか2名: "積層複合材の界面分岐解析" 日本機械学会論文集(A編).

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] 渋谷 ほか2名: "積層複合材の母材分岐挙動と限界はく離量の協同現象" 日本機械学会論文集(A編).

    • 関連する報告書
      1989 実績報告書
  • [文献書誌] M.Sakaguchi 他: Zeit.Metallkunde. 79. 452-458 (1988)

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩 他: 日本機械学会関西支部学術講演会論文集.

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩 他: 日本機械学会関西支部学術講演会論文集.

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書
  • [文献書誌] 北川浩 他: 日本機械学会論文集.

    • 関連する報告書
      1988 実績報告書

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公開日: 1988-04-01   更新日: 2016-04-21  

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