応力集中域のコースティック像を利用したポリマーのクレイジングの微視的定量解析

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 62460070
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 高橋 清 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (10010795)
• 研究分担者: 桜田 泰弘 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (50038543) ; 新川 和夫 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (00151150)
• キーワード: コースティックス法 / 環境クレイズ / アクリル樹脂 / 破壊力学 / 面外変形

研究概要

今年度は大きな成果が得られた。精密級表面粗さ計の利用により、ミクロンオーダーでクラック・クレイズ周辺の微視題な面外変形分布の測定に成功し、コースティック像との対応を行った。その結果次のような成果が得られた。試料はアクリル樹脂、環境液体はメタノールである。
1.メタノールに浸していない乾燥状態の片側クラック付引張試験片で、外部負荷のもとにおけるクラック先端の面外変形分布は、先端前方約1mm先から少くとも4mmまでは弾性論による理論式とほぼ一致する。しかし1mm以内では理論式からずれてくる。
2.クラック・クレイズ周りのシャドウパターンの変化は面外変形の測定結果と定性的にはよい一致をみた。
3.液体からとり出して乾燥させた試験片の場合、第一近似的に弾性変形が仮定できて、面外変形分布の測定結果からクレイズに沿う準微視的応力分布を決定することができた。この結果はKramerらがレーザホログラフィーを用いて得た結果と非常に良い一致をみた。
4.メタノールクレイズの先端には面外変形の集中がみられる。
5.クレイズ成長が停止した後もクリープ負荷下でシャドウが成長する現象が見られたが、これは面外変形の勾配の増加によるものとわかった。
6.クレイズ成長停止後の段階においてはシャドウパターンの変化と面外変化の勾配の変化とは定量的には一致しないことがわかった。これはシャドウパターンを形成する因子として面外変形(ないし応力)勾配以外のものが存在することを示さしている。

研究成果

• [文献書誌] K.Takahashi;G.O.Shonaike;Y.Sakurada;J.Kusumoto: Journal of Optics and Lasers in Engineering.
• [文献書誌] A.E.Abo-El-Ezz;N.Takeda;K.Takahashi: Journal of Physics D:Applied Physics. 22. (1989)
• [文献書誌] H.Miyagi;K.Takahashi: Reports on Progress in Polymer Physics in Japan,1989. 32. (1989)
• [文献書誌] G.O.Shonaike;K.Takahashi;S.Yamauchi: Reports on Progress in Polymer Physics in Japan,1989. 32. (1989)
• [文献書誌] 新川和夫,高橋清: 日本機械学会論文集. 54. 718-722 (1988)
• [文献書誌] K.Takahashi;A.E.AboEIEzz;N.Takeda: Proceedings of the Seventh International Conference on Deformation,Yield and Fracture of Polymers. 29.1-29.4 (1988)
• [文献書誌] 高橋清: "衝撃工学" 日刊工業新聞社, 190-202 (1988)