パルスホログラフィ顕微鏡法を用いた高速進展き裂先端部3次元応力場の実験的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01550071
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 鈴木 新一 豊橋技術科学大学, 工学部, 講師 (60135415)
• キーワード: き裂開口変位 / き裂前縁角 / 3次元応力場 / 脆性破壊 / 破壊力学 / 光計測 / コウスティック / パルスホログラフィ顕微鏡法

研究概要

[1]PMMA中を数百m/sの高速で進展するき裂と、そのき裂のコウスティック光とのホログラフィ同時記録を行ない、高速進展き裂先端に現れる3次元応力場の広がりを測定した。その結果を以下に示す。
1.高速進展き裂先端に現れる3次元応力場は、き裂先端から、板厚の半分程度の距離まで広がっている。これは、清水,高橋,佐々木,島田、及び、Rosakis and RaviーChandarが行った静止き裂の実験結果と一致する。
2.3次元応力場の広がりはき裂速度には依存しない。
[2]PMMA中の高速進展き裂の開口変位とき裂前縁角の同時計測を行った結果、次の知見を得た。
1.進行き裂の開口変位は、試験片表面では、3次元応力場の中でも√< >r(rはき裂先端からの距離)に比例する。すなわち、進行き裂3次元応力場の表面特異性は1/√< >rである。
2.き裂前縁は曲線であり、き裂前縁角は鈍角である。き裂速度が小さいときには、き裂前縁角はBazant and Estenssoroが示した数値結果と一致する。しかし、き裂速度が増加するにつれて、き裂前縁角は直角に近づく傾向がある。このき裂前縁角の変化は、表面特異性を1/√< >rに保つよう起こっているものと推察される。
[3]高速進展するき裂の開口変位の3次元測定法が開発された。これは、3次元応力場の特異性に関する実験的研究の遂行途上で新たに生み出されたアイディアを実現したものであり、以下の結果を得た。
1.進行き裂の開口変位は、試験片表面においても、また試験片内部で板厚方向中央の面においても、√< >rに比例する。
2.進行き裂の場合、動的応力拡大係数は、試験片表面と試験片内部とで、ほぼ同じ値を持つ。

研究成果

• [文献書誌] 鈴木 新一: "パルスホログラフィ法を用いた高速進展き裂の表面特異性とき裂前縁角に関する実験的研究" 日本機械学会論文集. 56. 2391-2398 (1990)
• [文献書誌] 鈴木 新一: "高速進展き裂先端部に現れる3次元応力場の広がりに関する実験的研究" 日本機械学会論文集.
• [文献書誌] 鈴木 新一: "PMMAにおける高速進展き裂開口変位の3次元測定" 日本機械学会論文集.
• [文献書誌] Shinichi SUZUKI: "Experimental Studies on Threeーdimensional Stress Fields in the vicinity of Fast Propagating Crack Tips"
• [文献書誌] 鈴木 新一: "PMMA中を高速進展するき裂の開口変位とき裂前縁角との同時計測" 日本機械学会講演論文集(材料力学講演会). No.890ー59. 124-125 (1989)
• [文献書誌] 鈴木 新一: "高速進展き裂先端付近における開口変位の3次元測定法について" 第3回材料の衝撃問題シンポジウム 12/7,8,1989,京大会館,日本材料学会主催. 141-144 (1989)
• [文献書誌] 鈴木 新一: "PMMAにおける高速進展き裂の開口変位3次元測定" 日本機械学会講演論文集(第67期通常総会講演会). No.900ー14. 7-9 (1990)
• [文献書誌] Shinichi SUZUKI: "Threeーdimensional Measurement of Opening Displacement of Rapidly Propagating Cracks in PMMA" Pro.Inter.Con.Applied Stress Analysis,ed.Hyde,T.H.and Ollerton,E.,Nottingham,England,Elsevier Science Publishing.26-35 (1990)
• [文献書誌] 鈴木 新一: "高速進展き裂先端部に現れる3次元応力場の広がりについて" 日本機械学会講演論文集(全国大会講演会). No.900ー59. 37-39 (1990)
• [文献書誌] Shinichi SUZUKI: "Some Experiments on Measurement of Dynamic Stress Intensity Factor of Fast Propagating Cracks" Pro.Inter.Seminar on Dynamic Failure of Materials,ed.Rossmanith,Vienna,Austria,Elsevier Scientific Publishing. (1991)
• [文献書誌] 鈴木 新一: "高速進展き裂開口変位3次元計測のための光学的手法" 第38回応用物理学関係連合講演会. (1991)
• [文献書誌] Shinichi SUZUKI: "An Experimental Study on Surface Singularity of Fast Propagating Cracks in PMMA" Pro.6th Inter.Con.Mechanical Behaviour of Materials,Kyoto,Japan,Pergamon Press. (1991)
• [文献書誌] Shinichi SUZUKI: "On Extent of Singular Field of Plane Stress around Fast Propagating Crack Tips" Pro.Inter.Con.Structural Mechanics in Reactor Technology,Tokyo,Japan. (1991)