圧子力学を用いた力学物性の全評価・解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12305043
• 研究機関: 豊橋技術科学大学
• 研究代表者: 逆井 基次 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (50124730)
• 研究分担者: 武藤 浩行 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (20293756)
• キーワード: 鋭角圧子 / 力学物性 / 圧子力学 / 弾塑性 / 粘弾性 / 超塑性 / 評価 / 解析

研究概要

1 弾塑性圧子力学
実検結果に基づいた評価・解析手法の確立:
鋭角圧子を弾塑性体表面に圧入する過程を記述する弾塑性構成方程式を導出し、弾塑性応答から弾性と塑性を定量的に分離する手法を確立した。一方、面角度を異にする3種類の4角錐ピラミッド型圧子を用い、20種類の異なる工業材料(各種の金属材料、セラミック材料、高分子材料)への鋭角圧子圧入試験における圧入荷重と圧入深さの関係を定量化した。これらの理論、実験結果を基に、弾塑性領域における力学物性を高精度で評価・解析する手法を確立し、成果を積極的に外部公表しつつある。
2 粘弾性圧子力学
実験結果に基づいた評価解析手法の確立:
昨年度の実績(鋭角圧子の圧入および除荷過程を記述する汎用性の高い線形粘弾性構成方程式の導出、高温試験装置の試作)を基に、化学組成、微構造を異にする7種類のシリカガラスについて、これらのガラス転移温度近傍(300℃〜1300℃)での高温粘弾性試験を実確し、(1)無機非晶質ガラスの高温粘弾性(レオロジー関数)の評価・解析に圧子力学が極めて有効であることの実証、ならびに(2)非晶質がガラス微構造の解明に成功した。現在、成果の積極的外部公表に努めている。
3 超塑性圧子力学
圧子力学を用いたセラミックスの超塑性変形機構の研究推進:
極微小燒結粒から成るセラミック超塑性体の高温巨大変形機構解明のため、イットリア部分安定化ジルコニアを試料とし、(1)慣用引き張り試験、ならびに(2)圧子力学試験を行い、試験結果を基に、超塑性変形を定量表現可能な「協調粒界すべりモデル」を提案し、その実験的検証を行い、満足の出来る成果をあげた。現在、成果の積極的外部公表に努めている。

研究成果

• [文献書誌] H.Muto, M.Sakai: "The Large-Scale Deformation of polycrystalline Aggregate:Cooperative Grain-Boundary Sliding"Acta Mater.. 48. 4161-4167 (2000)
• [文献書誌] M.Sakai, S.Shimizu, N.Miyajima, Y.Tanabe, E.Yasuda: "Viscoelastic Indentation on Iodine-Treated Coal Tar Pitch"Carbon. 39[4]. 605-614 (2001)
• [文献書誌] M.Sakai, S.Shimizu: "Indentation Rheometry for Glass-Forming Materials"J.Non-Crystal.Solids. 282[2/3]. 236-247 (2001)
• [文献書誌] H.Muto, T.Futami, M.Sakai: "Deformation-Induced Surface Corrugation of Superplastic Ceramics"J.Mater.Res.. 16[7]. 1879-1882 (2001)
• [文献書誌] M.Sakai, S.Shimizu, S.Ito: "Viscoelastic Indentation of Silicate Glasses"J.Am.Ceram.Soc.. 85[5]. (2002)
• [文献書誌] M.Sakai, Y.Nakano, S.Shimizu: "Elastoplastic Indentation on Heat-Treated Carbons"J.Am.Ceram.Soc.. 85[?]. (2002)