異種接合材料の界面近傍に存在するき裂の応力拡大係数の評価法の提案とその実証

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本研究では,異種接合材料の接合界面近傍に,自由縁特異応力場に内包される程度の微小な縁きを導入した場合について,そのき裂先端の応力拡大係数について境界要素法を用いて解析を行い,き裂がない場合の自由縁特異応力場の強さとの関係について検討を行った.異種接合材料の界面端近傍に接合界面と平行な微小き裂を導入し,き裂と接合界面の距離およびき裂の長さを変化させながらき裂先端の応力拡大係数を解析した。その結果,以下のような結果を得た.(1)き裂と接合界面間の距離を変えながらき裂先端の応力拡大係数角を求めた結果,応力拡大係数K_1はき裂が接合界面から少し離れた位置で最大値をとる.これは,き裂がない異種接合材料の接合界面端近傍の応力分布を考えた場合,界面に対して垂直な応力の等応力線図は界面端を中心とした同心円状に拡がるのではなく,接合界面の上で少しへこんだ形になっている.この応力の分布形が,少し離れた位置でK_1が最大値をとる原因のひとつであると考えられる.(2)異なる長さの微小縁き裂に対して,き裂界面間距離を変化させながらK_1の値を求めた結果,き裂の長さによらず,ほぼ同じき裂界面間距離においてK_1は最大値となった.異種接合材料において,破壊が接合界面端からではなく界面から少し離れた位置において生じることがしばしば起こる.K_1の値がさ裂の長さによらずほぼ同じ位置で最大になることは,破壊が生じる位置を推定するためのひとつの知見となるものと考えられる.