研究課題
基盤研究(B)
一般的に構造用鋼は強度・延性が高く、機械加工性や溶接性にも優れているため多用されるが低温・衝撃荷重・予歪等の環境では材質が脆化し脆性破壊が発生しやすくなる。阪神淡路大震災でも土木・建築鋼構造物の柱・梁部材には塑性変形に留まらず、延性破壊または脆性破壊が生じたことが報告されているが、このような予歪みや高歪速度が影響したものと考えられる。このような挙動は珍しいものではないが、破損現象が複雑なため解明すべき未知の領域が多く残されている。本研究では予歪や切欠が鋼材の破壊現象にどのように関わっているのか実験、数値解析(FEM)、顕微鏡(レーザ顕微鏡、走査型電子顕微鏡(SEM))による破面解析から検討し、延性破壊のメカニズムについて研究した。使用した供試材はSM490B鋼のas-received材である。これより製作した円周切欠丸棒試験片に所定の予歪を与えて破壊挙動を調べた。与えた予歪は10%、30%であるが参考のため予歪なしのものを加えて3種類とした。予歪量の影響と塑性拘束の影響をみるため試験片には切欠(半径1mm、2mm、5mm)を加工した。研究の大きな目的は予歪による損傷がどの時点で発生するかであった。このため、試験片にAEセンサを装着して負荷を加え、切欠部から発生するAE信号を判断基準にして除荷し疲労荷重で破壊させ、破面をSEMで観察した。予歪が10%では破面に微小劈開割れが、30%では完全劈開割れも観察されたが、予歪0%では切欠があっても全面デンプル破面であった。種々の試験条件と破面観察から考察した結果、予歪段階の材料損傷が再負荷の性能に大きく影響することが示唆された。これには結晶粒度が大きく関わっているようだった。予歪が延性破壊挙動に与える影響は相当塑性歪-3軸応力度の関係を用いて整理したが、本材料の破壊点を結ぶ曲線は1本にならず、予歪が大きいものほど下側に位置した。
すべて 2005
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材料 第54巻
ページ: 296-301
Journal of Materials Science JAPAN Vol.54, No3
