透明高分子材料のき裂先端部の可視化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 63550064
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械材料工学
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 北川 正義 金沢大学, 工学部, 教授 (80007773)
• 研究分担者: 米山 猛 金沢大学, 工学部, 講師 (30175020)
• 研究期間 (年度): 1988 – 1989
• 研究課題ステータス: 完了 (1989年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1989年度: 100千円 (直接経費: 100千円); 1988年度: 1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
• キーワード: 透明高分子材 / アクリル / 疲労き裂 / き裂開閉口 / 干渉縞 / 透明高分子材料 / き裂端クレイズ / 顕微鏡観察 / 光干渉縞 / き裂の開閉口

研究概要

透明高分子材を用いて、疲れき裂成長過程中におけるき裂開閉挙動を連続的に観察し、き裂成長条件を検討することを目的とした。そのため、疲労き裂開閉口を、単色光による干渉縞より、連続的に観測可能な小型繰返し負荷試験を試作した。試験機は、光学顕微鏡に取り付け可能で、テレビモニタ装置を介して、き裂開閉口の連続記録ができるシステムとなっている。また任意の録画面を画像解析装置に接続することによって干渉縞の解析を容易に行うことができるようになっている。試作試験機を用いて、アクリル(PMMA)材のき裂成長実験を行い、下記を示した。
1.負荷の増加とともに,き裂端部のクレイズ領域は次第に増加し、それとともに、き裂開口量も増加する。き裂が一担成長を開始すると、その後ほぼ一定の開口量を保つ。
2.繰り返し負荷試験の完全徐荷中においても、き裂は閉口しない。
3.同一応力拡大係数に対するき裂先端部のクレイズ域長さは、繰り返し負荷の場合の方が、単調増加負荷より長くなり、必ずしもDugdale模型が有効ではない。
4.き裂端開口量とクレイズ領域長さは、負荷方法によらない比例関係となる。
5.繰返し負荷中のき裂成長は、ピ-ク荷重近傍のみで起る。しかし、試作した装置では、き裂成長を直線的に起させることが難かしく、実験結果に幾分の不確かさが残った。現在改良し、追試を実施中であり、前述の結果と同様な結果が得られつつある。