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衝撃荷重を受ける機械や構造物の安全設計をするためには、動的な試験で得られる材料の物性値を用いる必要がある。そこで、本研究では高靱性材料の衝撃破壊靱性値を正確に測定する方法を動的弾塑性破壊力学を用いることにより確立するとともに、簡便で迅速な試験方法を探求することを目的としている。本研究により以下のような成果が得られた。
1.材料の衝撃破壊靱性値の測定のためには動的破壊力学が必要となる。そこで、この分野のこれまでの発展を展望し、衝撃破壊じん性評価法の問題点を抽出した。
2.動的破壊力学パラメ-タJ積分に対する種々の表示式を比較検討し、有限要素法により解析する際の計算精度を明らかにした。その結果に基づきJ積分の計算精度を向上させるための方法を提案した。
3.衝撃試験で通常用いられる3点曲げ試験片に対するJ積分の簡便評価式を導出した。すなわち、試験片をき裂を持った梁としてモデル化して得られた動的応力拡大係数の評価式に、塑性域補正を施すことによりJ積分の評価式を求めた。
4.落重による衝撃3点曲げ試験を実施し、き裂進展開始点の決定法について検討した。
5.3点曲げ試験片を用いた衝撃試験では、試験片の支持点からの飛び上がり問題になることがある。この問題点を解決する目的から、試験片の支持を必要としない1点曲げ試験が提案されている。そこで、1点曲げ試験片に対する動的応力拡大係数の評価式を導き、3.と同様の手法によりJ積分の簡便評価式を導出した。
6.一点曲げ試験による破壊靱性値の計測システムを製作し、脆性材料について試験を行い本手法の有効性を検討していた。今後は、1点曲げ試験を高靱性材料の衝撃破壊靱性評価に適用することが考えられる。
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