異材接合界面き裂の定量的非破壊検査システムの開発および界面破壊機構の解明

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本研究は,異種材料接合材料に存在するき裂等の欠陥を,計算機を援用した逆解析的処理を行うことにより定量的に検出するシステムを開発し,界面よりき裂が発生し破壊に至る挙動を観察するとともに,その破壊機構を解明することを目的としている.最終年度である本年は,界面き裂の進展挙動を定量的に評価する上で重要な,異種材料の界面から母材内部へ屈折して伝ぱする界面き裂の応力拡大係数についての解析を行った.体積力法の特異積分方程式で問題を定式化し,未知関数である体積力対密度を基本密度関数と多項式の積によって近似する数値解析法により問題を解析した.解析結果は,結城らの定義に基づく複素応力拡大係数で表現し,それを1個の界面き裂の応力拡大係数で無次元化した値で整理・検討した.他の研究者の結果との比較により,本研究で得られた応力拡大係数の値が精度の高い結果であることを示した.次に,試験片表面に発生した三次元表面き裂の映像をCCDカメラにより取りこみ,それを画像処理および逆問題解析処理を施すことにより,表面き裂深さを推定するシステムの基礎的検討を行った.撮影された画像から表面き裂長さとき裂開口変位を測定し,その結果に基づいて表面き裂深さを推定した.体積力法の概念を利用して,外部荷重およびき裂寸法から開口変位を計算する近似式を作成し,それを繰返し計算を行うことにより,簡便にき裂深さが推定できる方法を提案した.本研究のシステムでは,画像の分解能が2μm/dotと低いため,比較的大きなき裂でないと測定困難であった.しかしながら,非接触・オンラインの表面き裂の寸法同定が安価なシステムで実現可能であることが確認された.