金属基複合材料における微小疲労き裂の発生と伝ぱのメゾメカニックス的研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09450047
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 田中 啓介 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田中 拓 名古屋大学, 難処理人工物件研究センター, 講師 (80236629) ; 秋庭 義明 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
• Keywords: 金属基複合材料 / 疲労 / き裂伝ぱ / 破壊力学 / 残留応力 / メゾメカニックス / き裂閉口 / 微小き裂

Research Abstract

1.有限要素法によるき裂と粒子の相互作用のメゾメカニックス解析をもとにして求めたき裂伝ぱ速度およびき裂の屈曲角き裂の予測が,実験結果と一致することを示し,計算機シミュレーションの道を拓いた。
2.微視組織学的微小き裂の停留条件は,き裂先端からの一本転位の射出条件および逆負荷における転位の消滅条件で与えられる。
3.き裂の進展過程は,離散転位理論では計算が複雑となるため,連続分布転位論をもとに構築した。従来のBCSモデルに,き裂先端のすべり帯領域が粒界によって阻止される効果,各結晶ごとに摩擦力が異なる効果を導入することによって,き裂の不規則な進展挙動が求められた。さらに,このモデルに塑性誘起き裂閉口の効果を重畳させ,さらにき裂進展のシミュレーションモデルを開発した。
4.力学的微小き裂の挙動は,き裂閉口の形成をもとにしたき裂進展抵抗曲線法(R曲線法)によって予測できる。
5.炭化ケイ素粒子およびウイスカで強化されたアルミニウム合金の平滑材の疲労限度、長いき裂の下限界応力拡大係数範囲,下限界有効応力拡大係数範囲に関する従来の報告データを集め,引張り強さとの関係を明らかにした。これらの関係を,き裂停留の機構をもとに明らかにした。

Research Products

• [Publications] K.Tanaka: "Mechanics of Small Fatigue Crack Propagation"Small Fatigue Cracks,Elsevier Science Ltd.. 59-71 (1999)
• [Publications] K.Tanaka: "Fatigue Thresholds of Discontinuously Reinforced Aluminum Alloys"Proc.7th Int.Fatigue Congress Fatigue '99. 3. 1449-1456 (1999)
• [Publications] 田中啓介: "炭化ケイ素で強化したアルミニウム合金の疲労限度"日本材料学会,第10回破壊 力学シンポジウム講演論文集. 1-5 (1999)