| 研究概要 |
延性に富む材料を用いて構造物を構築し,外力エネルギーの吸収によって事故被害の低減を図る思想は,今日ごく一般的なものとなっている.このような構造物中をき裂が進展する破壊事例では,き裂先端近傍に生じる応力集中によって顕著な塑性変形が伴うものが少なくない.しかしながら,この塑性変形を伴う非線形破壊のメカニズムは完全に明らかにされているとは言い難く,今日も多くの研究者がその解明に取り組んでいる.その研究過程で,非線形破壊挙動は材料の微視的構造(平均結晶粒径等)にも強く依存し得ることが報告されている.また,非線形破壊においては,き裂先端近傍においてボイド成長などの前破壊挙動が生じることが破面観察等から明らかにされている.このような挙動が生じる領域はプロセスゾーンとよばれる.
本研究では,材料の微視構造を含めたアプローチによりプロセスゾーンの挙動・寸法を評価し,工学的に実用性を有する破壊クライテリオンを提唱することを最終目的としている.初年度は,き裂先端近傍に生じる前破壊挙動を評価するためにGursonによって提唱されTvergaardによって再評価されたボイド成長モデルを移動有限要素法に導入し,弾粘塑性高速き裂進展時にき裂先端近傍に生じるボイド成長挙動を評価した.本モデルでは,ボイドは塑性ひずみ速度に応じて成長するため,構造外部からの変形速度に応じて停留き裂先端に蓄積するボイド成長率に差が生じること,高速き裂進展の開始によってボイド成長が助長されること等が明らかとなった.しかし現時点では,シミュレーション結果は要素分割依存性を示し,定量的評価のためには材料の微視構造の影響を具現化した特徴長さの概念を導入する必要がある.
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