微視き裂先行型材料のプロセスゾーンに関する破壊力学的研究

1988 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63550072
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 阿部 博之 東北大学, 工学部, 教授 (00005266)
• 研究分担者: 橋田 俊之 東北大学, 工学部, 助手 (40180814) ; 伊達 和博 宮城工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (10111254)
• キーワード: 破壊プロセスゾーン / 微視き裂 / 破壊力学 / き裂進展 / 岩石 / 超音波法 / 数値シミュレーション

研究概要

本研究の目的は、微視き裂先行型材料である岩石を対象とし、破壊プロセスゾーンに関する実験ならびに数値シミュレーションを行い、破壊プロセスゾーンに基づくき裂進展の力学を確立することである。
昭和63年には、微視き裂先行型材料の典型例である花崗岩に対し、超音波法による破壊プロセスゾーンの検出手法に関する検討を行った。最適周波数の選定、ならびに計測手法に関する予備的調査の結果を踏まえて、周波数500kHzの縦波センサー(直径40mm)を用いた透過伝播時間法による検討に着手した。本法を、微視組織が大きく異なる3種の花崗岩より作製したCT試験片(2TCT)の破壊靭性試験に適用することにより、透過伝播時間法による破壊プロセスゾーンの成長過程の追跡が可能であることを示し、破壊プロセスゾーン長さと破壊力学パラメータとの関係を調べた。さらに、初期き裂前方の開口変位分布を測定し、破壊プロセスゾーン内の非線形変形挙動を抽出した。破壊プロセスゾーンモデルの構築のために貴重な知見となる微視き裂の累積過程の評価については、用いた縦波センサーの大きさでは音波の回析現象のために困難であった。本年度には、センサーの集束型への改良などにより破壊プロセスゾーンの微視構造の観察を行い、破壊プロセスゾーンモデルの構築に資する。
また、破壊プロセスゾーンモデルに基づく数値シミュレーションに関する検討も進んでおり、現在損傷学的モデルを組み入れた解析コードを作製している実験結果と比較することにより破壊プロセスゾーン形成則を導出することを予定しており、これに基づくき裂進展解析の工学的適用に関する検討を行う。

研究成果

• [文献書誌] H.Abe: Int.Workshop on Hot Dry.Rock.1988. (91-107)
• [文献書誌] 林一夫,小野章彦,阿部博之: 日本機械学会論文集. 54-504A. 1541-1545 (1988)
• [文献書誌] 阿部博之,林一夫,庄子哲雄: 圧力技術. 26-4. 78-85 (1988)
• [文献書誌] 阿部博之: 西日本岩盤工学シンポジウム(事務局ニュース). 1988.
• [文献書誌] K.Hayashi;K.Kumazawa;H.Abe: Geothermal Resources Council. 12. 469-474 (1988)
• [文献書誌] K.Hayashi;S.Motegi;H.Abe: Progress in Acoustic Emission IV,Proc.9th Int.Acoustic Emission Symp.The Japanese Society for Non-Destructive Inspection. 1988. (265-272)
• [文献書誌] 春海佳三郎,伊達和博,内田正則,島田平八: 非破壊検査. 37. 552-560 (1988)
• [文献書誌] 伊達和博,宇田川義夫: 非破壊検査. 38. 161-162 (1989)
• [文献書誌] T.Hashida: Tension-Softening Curve Measurements for Fracture Tonghness Determination in Granite. 1988. (37-47)
• [文献書誌] 深沢孝幸,橋田俊之,高橋秀明: 日本機械学会論文集. 54. 1553-1558 (1988)