2015 Fiscal Year Annual Research Report
脆性破壊の伝播・停止現象の力学モデル確立と長大亀裂問題の解明
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15H05561
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
柴沼 一樹 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30611826)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 破壊力学 / 脆性破壊 / アレスト靭性 / 高速亀裂伝播 / 破壊応力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，脆性破壊の伝播・停止挙動を定量的に再現可能な力学モデルを確立し，40年以上未解決である長大亀裂問題の物理的根拠を明らかにすることである．
研究初年度では，(1)有限要素法を用いた高速亀裂伝播解析の精度に関する基本的な検証，(2)脆性亀裂伝播を記述するための支配方程式として最も有力な伝播破壊応力の実験計測，を行った．
(1)高速亀裂伝播を模擬した有限要素解析の基礎的検証 まず，節点力解放法を用いて有限要素法により鋼板の脆性亀裂伝播を模擬するための合理的なメッシュ生成ソフトウェアの開発を行った．実鋼板における加工硬化や降伏応力のひずみ速度依存性を考慮した構成式を用いることで，従来未解明であった加速度や温度勾配が高速で伝播する亀裂先端近傍の局所応力に与える影響を評価した．その結果，降伏応力のひずみ速度依存性を考慮することで亀裂先端近傍の応力・ひずみの値は亀裂加速度や温度勾配によらず，ほぼ一定となることが示された．
(2)伝播破壊応力の実験計測 鋼の劈開面形成を対象として成立する巨視的な支配方程式の解明に向け，巨視的な影響因子として局所破壊応力が支配因子であるという仮定（局所限界破壊応力理論）のもと，サイドグルーブ付試験片を用いた脆性亀裂伝播試験を行い，局所破壊応力の同定を行った．その結果，特性距離の考え方についてはさらなる検討を要するものの，ひとつの材料において局所破壊応力は亀裂伝播駆動力にはほとんど依存せず，低温ほどが増加する温度依存性を有することが示唆された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究課題申請当初に予定していた研究初年度計画である「伝播破壊応力の同定」について，その基礎となる数値解析手法の精度検証を含め，ほぼ予定通りに進行している．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は，今年度の取り組みに加え，以下に示す3項目の研究を段階的に実行する．
(1)サイドリガメントの亀裂閉口効果の定量化
(2)素過程を記述するモデルの統合化による脆性亀裂伝播・停止挙動全体を再現可能なモデル開発
(3)大型試験によるモデルの妥当性検証
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Research Products
(7 results)
