熱応力割断におけるき裂伝ぱ経路の制御に関する研究

热应力断裂时裂纹扩展路径控制研究

• 批准号: 11750084
• 负责人: 才本 明秀
• 金额: $ 0.32万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750084/
• 关键词: 熱応力割断; ぜい性破壊; き裂伝ぱ; 自動加工; 温度制御; ぜい性材料; 破壊シミュレーション; 最適化; 非接触加工; 破壊制御

ガラスやセラミックなどの脆性材料に局所的な温度変化を与えると、潜在するき裂が伝ぱして材料が破壊されることがある。逆に与えた温度変化が適当であれば、材料に熱的損傷を残すことなく所望の経路に沿ってき裂を伝ぱさせることが可能になる。従って本法は特に機械加工が困難な高脆性材の加工技術として産業界での需要が高まっている。熱応力割断を実用化するにあたり、材料に熱的損傷を残さない温度変化の範囲内で、き裂が進展するのに十分な応力拡大係数を供給すること。また、き裂が所望の経路に沿って進展するように温度変化に伴って生じる熱応力場を制御することが重要である。そこで本研究では、ソーダガラス薄板を直線割断する場合を研究対象とし、所望の割断線に沿うき裂進展を実現するための条件を考察した。まず与えた温度変化に基づく熱応力によってき裂がどのように進展するかを明らかにするために、き裂伝ぱシミュレーションシステムを開発した。本システムは熱応力問題に限らず、広範なき裂進展問題に適用可能である。数値解析により、矩形薄板を通電したニクロム線などの線熱源を用いて割断する場合、加熱位置が板の対称軸と一致すれば極めて直線性の高い線割断が実現できることを明らかにした。加熱線が板の対称軸に沿わない場合には一般にき裂は自由境界に接近するように湾曲を伴って進展することを示し、そのメカニズムを破壊力学に基づいて説明した。また、単位温度上昇あたりの熱応力拡大係数を大きくするためには、熱源を集中させるよりも加熱範囲を適切に広げることが重要であることを示した。一方で、加熱範囲を拡大すればき裂進展経路の正確なコントロールが困難になり、割断対象の形状と割断位置に応じた最適な加熱条件が存在することを明らかにした。

The temperature variation of brittle materials is related to the potential cracking of brittle materials. The temperature changes are appropriate, and the thermal damage to the material is possible along the desired path This method is especially difficult to machine and highly brittle materials processing technology and industry needs to be highly developed. The thermal stress is applied to the material, the thermal damage is applied to the material, the temperature is applied to the material, and the thermal stress coefficient is applied to the material. It is important to control the thermal stress field along the desired path of thermal evolution. This paper studies the conditions for the development of thin plate The temperature and temperature of the base layer are changed. The temperature and temperature of the base layer are changed. The temperature and temperature of the base layer are changed. This article discusses the application of thermal stress problems to the development of thermal stress problems. The number of analysis, rectangular thin plate current, line, heat source, use of medium cut, heating position, plate symmetry axis, consistent, linear high line cut to achieve. The heating line is parallel to the axis of the plate. In general, it is parallel to the axis of the plate. In general, it is parallel to the axis of the plate. In general, it is parallel to the axis of the plate. The temperature rise of the unit is due to the large coefficient of heat. The heating range is large and the correct path of the crack is difficult. The shape of the cut object is difficult. The optimum heating condition exists.

项目成果

A.Saimoto: "Numerical Study on Stress Intensity Fastor for 3D Surface Crack under Trangent Thermal Stress Induced by Point Heat Source"Proc.of the 5th Joint Symposium of Nagasaki University and Cheju National University. 27-30 (1998)

A.Saimoto：“点热源引起的横向热应力下3D表面裂纹的应力强度快速数值研究”长崎大学和济州国立大学第五届联合研讨会论文集。

沢田 博司: "帯板のレーザ割断における温度上昇の抑制"精密工学会誌. 64・11. 1638-1642 (1998)

Hiroshi Sawada：“激光切割带材时的温度升高的抑制”日本精密工程学会杂志 64・11（1998）。

H Nisitani: "The veratility of the method of K1,K2 analysis by FEM based on the stress value at a crack tip"Key Engineering Materials. 183・187. 553-558 (2000)

H Nisitani：“基于裂纹尖端应力值的 FEM 的 K1、K2 分析方法的通用性”关键工程材料 183・187（2000）。

A.Saimoto: "Crack growth behaviour in thernal stress cleaving of rectangular plates"Proc.3rd International Congress on Thermal Stress THERMAL STRESS'99. 299-302 (1999)

A.Saimoto：“矩形板热应力劈裂中的裂纹扩展行为”Proc.第三届国际热应力大会 THERMAL STRESS99。

才本 明秀: "ぜい性薄板の熱応力割断と寸法効果"材料. 47・8. 813-818 (1998)

齐本明秀：“脆性薄板的热应力断裂和尺寸效应”材料 813-818（1998）。