| 研究概要 |
本研究は構造材料の重要な破壊様式である弾塑性破壊に関し、主として微視的見地からその機構を解明しようと試みたものである。材料の弾塑性破壊は、負荷条件,材料成分により、塑性変形のほとんどないぜい性破壊から、より大きな塑性変形を示す延性破壊までひろくあるが、本研究においては、延性破壊の側から、順に条件を変化させ、延性-脆性遷移に伴い生じてくる破壊様式の変化を、微視的機構の面から調べた。延性破壊は、微視的には材料内部でのボイドの発生およびその成長・合体の過程から成っている。この過程を支配する要因としては、ボイドの発生点となりうる第2相粒子などの分布に寄与する材料の成分比、ボイドの発生条件および成長則を支配する応力・ひずみの成分比などが重要と考えられる。
本研究においては、まず、応力・ひずみ、および、材料の成分比を変化させた破断実験を行なった。ボイドの発生およびその成長・合体過程は破断面におけるディンプル分布を電子顕微鏡により観察し、主要ディンプルの面積含有率と破断時における応力3軸度の関係から調べた。その結果、一般に応力3軸度が大きくなるにつれ面積含有率が増大し、一定の値に近付くが、第2相粒子の極めて少ない材料においてはこの収束が見られないことがわかった。また、含有炭素量が多くなると、応力3軸度の大きい場合にへき開破壊が先行し、へき開破壊面には巨視的にも寸法効果が見られ、脆性破壊への遷移傾向が示された。
ボイドの発生およびその成長に関しては、さらに、統計的手法を用いた簡単な解析モデルを提案し、応力3軸度,第2相粒子に関する実験結果の説明を試み、定性的な一致をみた。
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