| 研究概要 |
衝撃的な荷重を受ける機械や構造物の破壊事故を防止するためには、材料の動的破壊靭性値を正確に把握することが必要と考えられる。靭性の低い材料に対しては比較的研究が進んでいるが、しかしより簡便で正確な動的破壊靭性値の測定法の確立が望まれている。いっぽう、高靭性材料に対しては信頼できる測定法やデータが少なく、その特性に関して不明な点が多い。
本研究では、まず、動的破壊靭性値を簡便かつ正確に測定するために、FFTアナライザを用いて衝撃力を正確に算定する方法を堤案した。この方法により得られる衝撃力を以前に堤案した三点曲げ試験片の動的応力拡大係数の簡便評価式に代入し、低靭性材料の動的破壊靭性値を求めるという計測システムを開発した。
つぎに、供試材として、Al合金2124-T6、これを母材としSiCのホイスカを25%含む複合材料、およびA508S鋼を選び、落重式衝撃三点曲げ試験機により動的破壊靭性試験を実施した。破壊開始の検出には電気ポテンシャル法を用いた。靭性の低い前二者については簡便に計測できたのに対して、靭性の高いA508S鋼については破壊開始の検出法に特別の工夫を必要とし、動的弾塑性破壊力学パラメータ【J!^】積分の簡便評価法が必要であることが判明した。
これを解決するために、静的破壊力学における塑性域補正の考え方を動的応力拡大係数の簡便評価法に適用して【J!^】積分を簡便に評価する方法を開発した。この方法による解が有限要素解とよく一致すること,計算時間が有限要素法の1/100程度になることなどを確かめた。
さらに、高速き裂の動的破壊靭性値を測定するためには高速き裂の動的応力拡大係数や【J!^】積分を精度よく求める必要があるので、通常の三角形要素を用いて(汎用のコードを利用して)これらの値を求める有限要素解析手法を提案した。
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