| 研究課題/領域番号 |
10450383
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
吉成 仁志 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (20167737)
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| 研究分担者 |
金田 重裕 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (90010892)
影山 和郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50214276)
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| キーワード | 銅単結晶材 / 微視的メカニズム / 疲労き裂伝播 / 活動すべり系 / 分子動力学 / 疑似疲労シミュレーション |
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| 研究概要 |
本年度は、破壊の基本メカニズムの解明という最終目標に対し、その第一歩として、微視的構造が簡単な銅単結晶材を対象とし、特に疲労き裂伝播挙動におよぼす材料の微視的構造の影響を実験的・解析的に明らかにすることを目的とした。
まず、6種類の、結晶方位とき裂の関係を系統的に変えたCT試験片を供試した疲労き裂伝播実験を実施し、詳細な走査型電子顕微鏡による破面観察などより、1)単結晶材では、一般の多結晶材と異なり、き裂は結晶構造固有の活動すべり系を選択的に伝播していくこと、2)単結晶体においては、Paris則が成立せず、疲労き裂伝播の第一段階の様相を最後まで示すこと、3)き裂伝播速度は、結晶方位に依存せず、応力拡大係数範囲によって整理可能であること、等の有益な結論を得た。
一方で、上記試験片のうちから2種類を選び、その原子配列を計算機上に実現して、分子動力学による破壊シミュレーションを実施した。その結果、1)銅単結晶材は臂開面を持たないことから、臂開的にき裂は伝播せず、延性的挙動を示すこと、2)土記実験に対応して、単結晶材では結晶構造固有の活動すべり系を選択的にすべること、3)疑似疲労シミュレーションを行い、非可逆的にダメージが蓄積する様相を示せたこと、等、分子動力学による破壊挙動解析の有用性を確認することができた。
以上、銅単結晶材に限られるが、疲労き裂伝播の微視的メカニズムの一端を明らかにし、今後の研究の発展を目指す上で貴重なデータを取得できた。
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