| 研究概要 |
実験面では,本助成で制作した荷重漸増試験機を用いて,均質材料中の動的破壊実験を行った.その結果,極限高速破壊としてせん断波速度Csの75%を超えるき裂速度を本助成で購入した超高速度ビデオカメラ(最高撮影速度百万コマ/秒)で記録することに成功した.この破壊速度は従来の極限速度応力理論による0.6Csを超えるもので均質固体中では世界的にも初めて観察記録されたものである.しかし,高速き裂先端近傍の漸近応力場の高次項を考慮すると0.75Csの超高速でも直進破壊が可能であることを解明した.
また,き裂先端全エネルギー流入束(単位時間当たりにき裂先端に流入する全エネルギー)と破壊表面粗さの関係を明らかにした.これよるとき裂先端全エネルギー流入束が大きくなると表面粗さが大きくなることが分かった.表面粗さは動的き裂分岐のトリガーになるものと思われる.
さらに,動的分岐破壊については,本研究者らはき裂先端全エネルギー流入束臨界説を提唱しているが,当説が二本分岐のみならず多数分岐にも有効であることを示した.
シミュレーション面では,本研究助成で開発したデローニー自動要素分割に基礎をおく移動有限要素法を用いて多数動的分岐破壊のシミュレーションを世界的に初めて行った.この際,動的分岐破壊条件としてはき裂先端全エネルギー流入束臨界説を用いた.動的破壊中き裂先端全エネルギー流入束が臨界になると何度でもき裂分岐が生じるという科学的に極めて興味深いシミュレーションに成功した.破壊経路予測には局所対称理論を用いた.シミュレーション結果は実験と極めて良く一致したものが得られた.
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