相変態を伴う熱応力焦点化現象の解明と耐熱衝撃材料の開発

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14550071
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 畑 俊明 静岡大学, 教育学部, 教授 (40005351)
• Keywords: 熱衝撃 / 焦点化現象 / 相変態 / 耐熱衝撃材 / 熱応力波

Research Abstract

物体に、急激な熱衝撃が負荷されると相変態が生ずる。この相変態による焦点化現象は、熱応力焦点化現象を軽減する方向で働くので、この現象を有効に利用することにより、熱衝撃を緩和し耐熱衝撃強度を増加させることが出来る。本研究では、相変態による焦点化現象のマイクロメカニックス解析を厳密に行いそれを利用して、耐熱衝撃強度特性を持った粒子分散系複合材料を開発しようとするのが研究の目的である。平成14年度は以下の研究を行った。
1.相変態を伴う粒子分散系複合材料の熱応力焦点化現象の解明
(a)相変態を伴う一個の球状粒子を含む弾性複合材料における熱応力焦点化現象の解析
マイクロメカニックス解析により相変態をする一個の球状粒子を含む弾性複合材料が衝撃的に加熱された場合、球状粒子内に熱応力焦点化現象が生じ、これを軽減する形でeigenひずみによる応力焦点化現象が生ずる。この現象を波線法を用いて厳密に解析し、山形大学で行われたIUTAM国際会議で発表した。
(b)相変態ひずみの球状粒子を含む弾性複合材料に於ける相変態応力焦点化現象の解析
相変態ひずみでの球状粒子を含む弾性複合材料が相変態が生じた場合、球状粒子内の相変態応力焦点化現象による相変態応力波の波動現象による応力焦点化現象を解明し、母材内の周期的な波動現象の干渉効果を厳密に解析すし、シンガポールで行われた国際会議ICSSD2002で発表した。
2.YAGレーザーを用いた熱衝撃の実験的検証
透明なガラス管中の音速を測定する。その際、ガラス管の一部を黒色に塗装し、YAGレーザーを照射し、熱衝撃を加える。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、コンピューターにより解析される。

Research Products

• [Publications] Toshiaki HATA: "Construction of Analytic Database in Solid Mechanics Legacies Inherited from the 20th Century by Using Symbolic Manipulation System"Theoretical and Applied Mechanics Japan. 51. 91-100 (2002)
• [Publications] Toshiaki HATA: "Stress-Focusing Effects in a Spherical Inclusion With Instantaneous Transformation Strain in Infinite Elastic Domain"Structural Stability and Dynamics. 181-186 (2002)
• [Publications] Toshiaki HATA: "Stress-Focusing Effects in a Spherical Inclusion Embedded in n Infinite Medium Caused by Instantaneous Phase Transformation"IUTAM Symposium on Dynamics of Advanced Materials and Smart Structures. 64-65 (2002)
• [Publications] 畑俊明, 小島茂樹: "粘土-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"日本機械学会平成14年度材料力学部門講演会講演論文集. No.02-05. 273-274 (2002)