二軸応力試験による熱可塑性ポリエーテルエステルエラストマの変形特性の測定と定式

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01744
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26050:材料加工および組織制御関連
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 桑原 利彦 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 卓越教授 (60195609)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: ポリエチレン / 二軸応力 / 材料試験 / 異方性 / 等仕事面 / 破断限界

研究成果の概要

樹脂円管の二軸バルジ試験機を製作し，ポリエチレン円管材に対して，二軸応力試験を実施した．本研究で得られた知見を以下にまとめる．(1) ポリエチレン円管試験片に対し，任意の線形応力経路におけるσφ-εφ，σθ-εθ曲線の測定に成功した．(2) 本供試材は，φおよびθ方向の単軸引張ss曲線はほぼ一致したが，二軸引張応力状態では強い異方性を示した．例えばσφ：σθ=1:1では，同一の応力値に対して、εφはεθの2～3倍大きくなった．(3) 樹脂材料の二軸応力下における変形挙動を定量的に評価する方法として，等仕事面の作成が有効である。

自由記述の分野

塑性力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

地震国である日本では，樹脂円管の耐震性や可撓性に関する研究は多くあるが，単軸引張/圧縮応力試験のように単純応力状態における試験に限定されている．一方，土中に埋設されたＰＥ管が地震時に受ける応力状態は軸力と同時に内圧も受け，多軸応力状態であるが、そのような多軸応力状態における変形挙動を数値シミュレーションする場合に必要となる材料モデル構築に関する研究は極めて少ない．樹脂円管の安全性評価指標の高度化のためには，二軸応力試験方法の確立と高精度な材料モデルの構築が急務であり、本研究成果はそれらの基礎研究として役に立つ。