| 研究概要 |
ファインセラミックスに代表される脆性材料と切れ刃が微小干渉した時の,材料の変形・破壊挙動について理論と実験の両面から追究した。ここでは特に切れ刃の先端曲率の効果に着目している。
理論モデルでは球状圧子と材料の静的押込み過程における材料内部の応力状態を弾性力学的に求め,弾性接触限界を予想した。この結果,弾性接触領域は極めて僅かであり,特に圧子先端曲率半径が小さい場合には(数μm程度),ほとんど存在し得ないことがわかった。したがって両者の接触状態の大部分は,弾塑性接触状態にあることになり,この場合の接触挙動はHillの球殻拡張理論の適用により解析された。この解析結果は微小変位型押込み実験による荷重・変位曲線を比較的良く説明できることがわかった。下図にはその1例を示す。ここで除荷特性曲線は,圧子接触内部の塑性領域を剛体と仮定し,それを取り囲む弾性領域の復元特性から求めたものである。すなわち従来考えられている圧子の陰刻の寸法が,弾性復元によって縮小するというモデルと異なっており,実測結果は本研究のモデルの方が現象により近いことを示している。本年度は更に弾塑性変形後に生じるクラックの発生機構についても若干の検討を加え,実験によりその挙動を観察し,特性を明らかにすることができた。
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