高ひずみ速度領域における変形機構を考慮した材料構成関係に関する研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13750850
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 後藤 浩二 九州大学, 工学研究院, 助教授 (60274487)
• Keywords: 材料構成関係 / 活性化自由エネルギー / 破壊靱性値 / 統計力学 / 転位挙動の量子化

Research Abstract

本年度は,材料構成関係を規定するためのパラメータに関する考察を,特に破壊挙動の定量化と材料構成関係が不可分な関係にあることから,破壊挙動を定量的かつ一義的に評価できるパラメータ導出の観点から実施した.
研究代表者らによるこれまでの研究により,破壊靱性値は,ひずみ速度と温度を統一的に取り扱えるStrain rate-temperature parameter(Rパラメータ)の関数であることが示されているが,これをより詳細に調査すると,Rパラメータではあくまでも破壊靱性値を近似的にしか記述出来ないことが判明した.Rパラメータは破壊発生領域の活性化自由エネルギーの近似式という側面も有しているため,系が有する自由エネルギーの振る舞いを正確にかつ簡易的に表現できるパラメータを導出できれば,これが破壊挙動はもとより,材料の構成関係を記述するにふさわしいパラメータであると考えられる.
そこで,本研究では材料の原子レベルでの振る舞いを連続体レベルへ橋渡しする手段として,統計力学の手法を適用して破壊発生領域の活性化自由エネルギーの表示式を導出し,この結果から,従来のRパラメータを適用する手法の間に矛盾が生じないような新しいパラメータを導出した.
そして,このパラメータが弾塑性挙動と極めて密接な関係を有する,破壊挙動を定量的に取り纏められるか否かの検討を行った.その結果として,今年度に検討・提案したパラメータは弾塑性挙動を定量的に記述するのに有効なものであることを確認した.
現在、このパラメータを用いることで、従来は推定が困難であった,大ひずみ領域における材料構成関係の推定を試みており、それまでに検討した範囲では,同手法の妥当性を確認している.

Research Products

• [Publications] 豊貞雅宏, 後藤浩二, 中山伸: "統計力学を応用した破壊靭性値の評価指標に関する研究"日本造船学会論文集. 190. 569-577 (2001)
• [Publications] M.Toyosada, K.Gotoh, S.Nakayama: "A Study of Crack Depth Effect and Scattering of Fracture Toughness in Three Point Bend COD Specimens"Proceedings of ICF 10. ICF737 (2001)