材料強度設計No材料強度設計No.8 知能機械システム工学科 坂本東男...
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No.8の講義内容(金属の破壊と対策)テキストP166-186
• 1.延性破壊
• 2.脆性破壊
• 3.疲労破壊
• 4.クリープ破壊
• 5.環境破壊
• 6.機械構造物の強度設計の基礎 (応力集中と応力拡大係数)
• 7.破壊力学
• 8.フラクトグラフィー
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延性破壊
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延性破壊と遅れ破壊の波面
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脆性破壊(へき開破壊-粒内)
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疲労破壊(ビーチマーク)
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疲労試験結果(S-N曲線)
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クリープ(一定荷重下で変形する)曲線
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環境破壊の例(応力腐食割れ)
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環境破壊の例(腐食疲労)
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応力集中
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材料力学と破壊力学
• 狭義の材料力学はき裂のない材料の力学
• 破壊力学はき裂のある材料の力学
• 広義には材料力学は上記の2つを含む。
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材料力学(応力σあるいはひずみε)と破壊力学(応力拡大係数Kあるいはエネルギ変化率G )の
力学パラメーター
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破壊力学的アプローチ
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応力拡大係数(1)
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変形様式
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応力拡大係数(2)
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応力拡大係数(3)
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応力拡大係数と破壊靭性値
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応力拡大係数範囲とき裂進展
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フラクトグラフィー(SEM-Scanning Electron Microscope)
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各種顕微鏡(光学顕微鏡、TEM-Transmission Electron Microscope、SEM)
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SEMの詳細(2次電子の像)
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X線も利用して元素分析も可能
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SEM像の例(1)
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SEM像の例(2)
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延性破壊のディンプルの形成
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ディンプル(左:等軸、右:伸長形)
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脆性破壊の破面(左:リバーパターン、右:タング)
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疲労破面-ストライエーション(左:アルミ。右:鋼)
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ストライエーション
• 大荷重1つ、中荷重2つ、小荷重5つの荷重パターンでのストライエーションパターン
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ストライエーション間隔と応力拡大係数
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その他、粒界脆性破面
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破面のマクロ観察(1)
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破面のマクロ観察(2)