| 研究概要 |
E積分は,準静的なき裂進展であるかぎり,理論的にはJ積分とは異なり,その積分経路にき裂面や,応力ないしひずみの不連続生を持つ界面を含めることなく,非均質な材料中の非直線的なき裂の場合でも,またその経路内に複数のき裂先端を含んでいても,経路独立な積分になり,特定のき裂先端任意方向折れ曲がり瞬間時のエネルギ解放率が得られる等,数多くの優位的な特性を有している.そこで本年度は,有限要素法による数値解析への応用をいくつか行った結果,次のような新たな知見が得られた.
1)異種材料界面を有するモデルの解析
コンクリート,岩石等の土木材料には,その組織の違いにより,さまざまな異種材料界面を有する.き裂先端がその材料界面近傍にある場合のエネルギ解放率をE積分により求め,き裂が,より硬い物質に近づく時は,それから離れる方向に,逆に,柔らかい物質に近づく時は,それに近づく方法に折れ曲がる傾向にあることなどが定量的に把握できた.
2)材料内に複数のき裂が有る場合の相互干渉を考慮したエネルギ解放率の解析
主き裂先端に2つの平行な干渉き裂が存在する時,各き裂先端の折れ曲がり瞬間時のエネルギ解放率をE積分により求め,干渉き裂の位置,大きさの違いにより,どのき裂先端が,どの方向に進みやすくなるか等の定量的把握ができた.
3)E積分によるエネルギ解放率を有限要素法により求める際の数値誤差に関する研究
解析精度を向上させるため,アイソパラメトリック要素を用いた解析を行った.その結果,積分経路を,要素中を通過せず,要素辺上を通過するようにとればより精度が向上することが判明した.又荷重境界条件の場合,剛体移動が生じると,J積分の場合と異なり,E積分の場合は,誤差が生じるために,適当な位置を拘束する必要があることが分かった.
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