| 研究課題/領域番号 |
21226005
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
北村 隆行 京都大学, 工学研究科, 教授 (20169882)
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| 研究分担者 |
澄川 貴志 京都大学, 工学研究科, 講師 (80403989)
嶋田 隆広 京都大学, 工学研究科, 助教 (20534259)
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| キーワード | ナノ界面 / 疲労 / 破壊 / 損傷 / 転位 / 界面端 / ナノ材料 / ナノメカニクス |
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| 研究概要 |
機械構造物は、静的破壊荷重よりも小さい繰り返し荷重で破壊する疲労が問題とされている。しかし、バルク金属材料の疲労破壊の原因となる疲労転位構造のスケールは数ミクロンオーダーであり、それよりも小さいナノ構造体の内部にこの転位構造が形成されることは不可能である。さらに、ナノ構造体が高剛性材で変形拘束されている場合、転位の運動は著しく困難になる。本研究では、ナノ構造体中の異材界面近傍での疲労損傷・破壊現象を実験・力学解析によって明らかにすることを目的としている。今年度は初年度であり、当初計画に従って、次年度以降の本格実験・解析のための準備研究を進めた。ナノ界面近傍の変形状態を精密に観察するための高精度走査型電子顕微鏡を購入し、予備的実験を行って、負荷装置導入(次年度予定)や観察に問題がないことを確認した。数種の応力分布の異なるナノ疲労試験片を設計するとともに、借用したFIB加工装置を用いて試作を行った。また、現有の負荷装置を用いてそれらの疲労試験を行い、改良を図った。その結果、ナノ界面疲労破壊が発生することを確認した(成果を投稿)。また、試験途中に転位組織を観察可能な試験片形状を考案し、TEM(現有装置)内にて実証を行った。一方、バルク材用に開発した離散動力学法を改良して、変形拘束されたナノ構造体中の疲労転位パターンの安定性について検討した。その結果、構造体が小さくなるとともに、安定パターンが小さくなることが判明した。また、原子構造体の解析法を参考に転位組織安定性に関する解析手法を開発した。さらに、ナノ構造体の物性に関する基本特性の原子レベル解析も行っている。
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