高速破壊における速度効果-破面形成過程

2000 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10450038
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高橋 清 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (10010795)
• 研究分担者: 東藤 貢 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (80274538) ; 新川 和夫 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00151150)
• キーワード: 脆性破壊 / 粗さ / 破面解析 / エポキシ樹脂 / 応力拡大係数 / 破壊速度

研究概要

特に加速度との関連のもとで動的破壊において破壊速度のもつ力学的な意義について動的破壊靭性(K値)と破面粗さ(R)を中心として研究した。アクリル樹脂(PMMA)を試験材として、パラメータには試験片形状分子量、人工欠陥の種類、アニールの有無をとり、破壊速度の関数としてKとRの変化について調べた。結果を要約すると次の通りである。
(1)アニールの効果は低分子量PMMAのSENタイプ試験材について認められた。すなわち自然き裂、人工き裂の両者共に最大速度が増加する。同時にR値、K値共に増加する傾向が明らかである。
(2)CT+SEN形でV字形き裂の場合、分子量に関係無くアニールの影響は認められなかった。しかし最大速度については分子量の影響は明らかで、低分子量(10^5オーダー)PMMAの値は高分子量(10^6オーダー)のそれに比べて30〜40%増し、またRは1桁増すもののK値はむしろ減少気味である。
(3)Kの加速度効果は全試片について明らかで、加速域の値が減速域の値と同一速度に対して下回っている。これは従来得られている傾向と一致し、またこの傾向に対するアニールの影響は認められなかった。
(4)Rの速度依存性は必ずしも明らかではなかった。
以上の結果、アニールの効果が各種条件のもとでより明確となった。

研究成果

• [文献書誌] K.Takahashi: "From recent studies on impact fracture of polymers and polymer composites"Key Engineering Materials. 183-187. 229-240 (2000)
• [文献書誌] K.Arakawa,T.Mada and K.Takahashi: "Experimental analysis of dynamic effects in brittle fracture of PMMA"Key Engineering Materrials. 183-187. 265-270 (2000)
• [文献書誌] T.Kuboki,T.Mada and K.Takahashi: "Evaluation of large strain in ductile polymers under high speed loading"Key Engineering Materials. 183-187. 289-294 (2000)
• [文献書誌] M.Todo,K.Arakawa and K.Takahashi: "Nonlinear displacement field in the vicinity of notch-tip in rubber toughened PMMA"Key Engineering Materials. 183-187. 409-414 (2000)
• [文献書誌] 新川和夫,馬田俊雄,高橋清: "メタクリル樹脂の脆性破壊エネルギの計測"日本機械学会論文集(A編). 66.646. 1192-1196 (2000)
• [文献書誌] 新川和夫,馬田俊雄,高橋清: "高速破壊における動的応力拡大係数とき裂速度・加速度の相関関係について"日本機械学会論文集(A編). 66.645. 883-887 (2000)