異種接合材料の界面近傍に存在するき裂の応力拡大係数の評価法の提案とその実証

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12750074
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 井岡 誠司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (50283726)
• Keywords: 異種接合材料 / 接合界面 / 自由縁応力特異性 / 応力拡大係数 / 界面き裂

Research Abstract

本研究では,異種接合材料の接合界面近傍に,自由縁特異応力場に内包される程度の微小な縁きを導入した場合について,そのき裂先端の応力拡大係数について境界要素法を用いて解析を行い,き裂がない場合の自由縁特異応力場の強さとの関係について検討を行った.異種接合材料の界面端近傍に接合界面と平行な微小き裂を導入し,き裂と接合界面の距離およびき裂の長さを変化させながらき裂先端の応力拡大係数を解析した。その結果,以下のような結果を得た.
(1)き裂と接合界面間の距離を変えながらき裂先端の応力拡大係数角を求めた結果,応力拡大係数K_1はき裂が接合界面から少し離れた位置で最大値をとる.これは,き裂がない異種接合材料の接合界面端近傍の応力分布を考えた場合,界面に対して垂直な応力の等応力線図は界面端を中心とした同心円状に拡がるのではなく,接合界面の上で少しへこんだ形になっている.この応力の分布形が,少し離れた位置でK_1が最大値をとる原因のひとつであると考えられる.
(2)異なる長さの微小縁き裂に対して,き裂界面間距離を変化させながらK_1の値を求めた結果,き裂の長さによらず,ほぼ同じき裂界面間距離においてK_1は最大値となった.異種接合材料において,破壊が接合界面端からではなく界面から少し離れた位置において生じることがしばしば起こる.K_1の値がさ裂の長さによらずほぼ同じ位置で最大になることは,破壊が生じる位置を推定するためのひとつの知見となるものと考えられる.

Research Products

• [Publications] 松田 崇: "異種接合材料の自由縁応力特異性の強さと界面端微小き裂の応力拡大係数の関係対する接合角度の組合せの影響雑"日本材料学会第50期学術講演会講演論文集. 135 (2001)
• [Publications] 井岡 誠司: "異種接合材の接合界面端近傍の微小き裂の応力拡大係数の評価"日本機械学会平成13年度材料力学部門講演会講演論文集. No.01-16. 445 (2001)
• [Publications] 井岡 誠司: "異材接合界面近傍に存在するき裂の応力拡大係数と自由縁応力特異性の関係"日本材料学会第103回破壊力学部門委員会講演会資料. 50巻2号. 8 (2001)