熱衝撃による熱応力焦点化現象の粒子分散系複合材料に及ぼす影響

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650081
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 畑 俊明 静岡大学, 教育学部, 教授 (40005351)
• Keywords: 熱応力 / 熱衝撃 / 応力焦点化 / 複合材料 / 応力波 / 弾性

Research Abstract

近年、傾斜機能材料のような粒子分散系複合体の開発が盛んとなった。しかし、この種の複合材の熱衝撃強度解析は、まだその緒についたばかりである。そこで、本研究では、円柱状、球状粒子分散系複合材を対象として熱衝撃破壊強度解析を行う。この研究は平成10年度より始められ13年度に完結する研究である。以下、本研究により得られた研究成果の要約である。
1.粒子分散系複合材料の熱衝撃解析方法の確立
(a)円柱状粒子の非軸対称熱衝撃加熱による熱応力の焦点化現象の解析
円柱状粒子が衝撃的に加熱された場合、円柱粒子内に非軸対称の熱応力焦点化現象による熱応力波の波動現象が生ずる。本研究では、この現象を厳密に解析し、熱応力の焦点化による応力特異性を明らかにし、本研究者が組織委員を務めるポーランドでの第三回熱応力国際会議で発表した。
(b)球状粒子の軸対称熱衝撃加熱による熱応力の焦点化現象の解析
球状粒子が軸対称で衝撃的に加熱された場合、球状粒子内に生ずる熱応力焦点化現象を解明した。そして、この現象により生ずる球体内の熱応力波の波動現象を解析し、熱応力焦点化の応力特異性を解明し、日本機会学会年次大会講演会で発表した。
2.YAGレーザーを用いた球状粒子の熱応力の焦点化現象の実験的検証
まず、試験片の作成と、YAGレーザーによる熱衝撃を予備実験を行った。この熱衝撃による波動現象は、超小型AEセンサーにより計測され、今回購入した菊水電子製デジィタルオシロから、コンピューターにデータ転送され解析される。この実験装置のうち、デジィタルオシロから、Windowsコンピュータにデータ転送され解析されるプログラムを、Visual Basic上で作成した。これにより、計測された試験片内の熱応力波動現象が自動的に解析されることが期待される。
以上により、平成11年度の申請内容は、ほぼ、達成される見通しとなり有益な研究結果が得られた。

Research Products

• [Publications] 小島茂樹、畑 俊明: "年度-フェライト系磁性粉体複合材料の機械的及び磁気的特性評価"日本機械学会東海支部第48期総会講演会講演論文集. 993-1. 139-140 (1999)
• [Publications] 畑俊明: "軸対称熱衝撃による球の熱応力焦点化現象"日本機械学会1999年度年次大会講演論文集. 99-1. 151-152 (1999)
• [Publications] 畑俊明: "軸対称衝撃加熱による球の熱応力焦点化現象"日本機械学会東海支部浜松地区講演会講演論文集. 993-2. 8-9 (1999)
• [Publications] 畑俊明: "線源により生ずる音波の回折解析における初期応答評価"日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. 99-16. 299-300 (1999)
• [Publications] T.HATA,: "Thermal Stress-Focusing Effect in a Nonuniformly Heated Cylindrical Rod"Proceedings of Third International Conference on Thermal Stresse、. Vol.1. 523-527 (1999)
• [Publications] T.HATA,: "Analysis of the Thermal Stress-Focusing Effect in a Spherical Inclusion Embedded in an Infinite Elastic Medium"JSME International Journal. 42・2. 176-182 (1999)