| 研究概要 |
本研究の目的は、き裂まわりの塑性変形を数値計算により,忠実に追跡しながら、物理モデルとして受けいれ易いエネルギー解放率(G値)を用いて、疲労き裂も含めたき裂の問題を、非線形数値破壊力学の立場から検討する。さらに、J積分やCODに代わる、より普遍的な靭性パラメータを提案し、これを工学的問題に応用するための筋道を立てることである。
平成9年度においては、以下の研究成果を得られた。
(1)文献調査により延性破壊現象に関する既往の力学的解釈を整理することができた。
(2)当初計画に従い、弾塑性および幾何学的非線形性を考慮して軸対称および3次元問題におけるG値を計算するためのプログラムを開発した。
(3)延性破壊は材料の加工硬化特性に強く依存すると考えられ、この点に注目した理論解析を実施し、加工硬化特性や予ひずみが延性破壊現象に及ぼす影響を明らかにした。
(4)残留応力を有する薄膜の剥離についてG値および相似則に基づく理論的検討を行った
(5)き裂および剥離の進展解析のために、表面エネルギーに基づいたき裂進展解析法を開発した。
特に、項目(5)については、き裂の進展をともなう破壊現象をき裂生成という立場でとらえ、き裂進展をシミュレーションするための新しい解析法を開発した。この解析法は、一定の表面エネルギー密度G_<cr>を有するポテンシャル関数に基づき導かれた界面要素をき裂進展面に配置し、表面エネルギー密度G_<cr>に相当するエネルギー散逸を伴いながらき裂が進展する状態を自動的に解析できるようにしたものである。この提案手法を基板上の薄膜および延性材料におけるき裂進展の問題に適用し、その有効性を検証した。
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