複合材料界面における動的破壊の制止効果の評価

复合材料界面动态断裂抑制效果评价

• 批准号: 06452321
• 负责人: 高橋 清
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06452321/
• 关键词: PMMA; ゴム強化PMMA; 複合材料; 異相界面; 塗膜脆化; 動的破壊; クラックアレスト; 破壊防止

本研究は、(1)複合材や重要構造物中における高速脆性破断の防止、(2)エンジニアリングプラスチックにおける塗膜脆化の防止を目的として、その現象を模擬する実験を通じて異相界面で高速破壊が停止する条件を調べたものである。研究に用いられた材料は、アクリル樹脂板(2種類)とそのゴム粒子強化板(3種類)を重合接着により接合したもので、前者を脆性板、後者を延性板として扱った。ゴム強化板のK_<IC>値は未強化脆性板のそれに比べて約3,4,6(この比を以降γとする)であった。実験方法は次の通りである。(1)接合複合材の脆性板に片側き裂を入れ、引張り負荷により高速破壊を発生させた。(2)本研究室で開発された2像面同時高速度撮影法により、破壊速度V_fおよび動的破壊靱性K_<ID>を時間(き裂長さ)の関数として求め、き裂の界面停止挙動とこれらパラメータとの関係を定量的にしらべた。得られた結果は次のようになる。(1)γ≒3の場合、曲げ負荷時の比較的低い速度におけるき裂を例外として、すべてき裂は界面での停止せずに通過する。(2)γ≒4の場合、界面での停止には2種類のものが存在する。1つは永久停止、他の一つは200〜300μ秒ないしそれ以上の時間の一時停止である。(3)γ≒6の場合、1つの例外を除き、き裂は界面で停止した。ここで例外は界面近傍における延性材中の停止である。(4)脆性板中で界面から10mm離れた位置で評価されたK_<ID>とV_fの間には線形的関係が認められた。この関係は延性材の種類に依らない。(5)同一の延性材に対して、界面を通過する直前のき裂のK_<ID>のしきい値は脆性材の種類により大きく異なる。この結果はBroutmanらの提唱する仮説を否定するものである。これらの結果から、界面停止の条件はγ=4〜6であること、界面の停止条件としてBroutmanらの提唱する仮説とは異なるモデリングが必要なこと、が重要な結論として帰結される。

This study は, (1) composite material with や important structure に お け る high-speed brittle fracture の prevent, (2) エ ン ジ ニ ア リ ン グ プ ラ ス チ ッ ク に お け る coating embrittlement の prevent を purpose と し て, そ の is simulated を す る be 験 を tong じ て で high-speed breaking out phase interface 壊 が stop す る conditions を adjustable べ た も の で あ る. Research に with い ら れ は た materials, ア ク リ ル resin plate (2 kinds) と そ の ゴ ム particle reinforced (3 kinds) を overlap then に よ り joint し た も の で, the former を brittle plate, the latter を ductility plate と し て Cha っ た. ゴ ム reinforced の K_ (IC > nt は not reinforced brittle plate の そ れ に than べ て about 3 minus (こ の than を with gamma と す る) で あ っ た. The experimental method is である and then である. (1) The brittle plate of the bonded composite material has に side cracking を, followed by れ tensile <s:1> load によ and <s:1> high-speed cracking 壊を, resulting in させた. (2) this laboratory で open 発 さ れ た 2 like surface and high speed of shadow に よ り, broken 壊 speed V_f お よ び moving broken 壊 靱 sex K_ < ID > を time (き crack length さ) の masato number と し て め, stop 挙 き crack の interface dynamic と こ れ ら パ ラ メ ー タ と の masato is を quantitative に し ら べ た. The られた result られた times ようになる ようになる. (1) the gamma ≒ 3 の の more occasions, curve げ load low speed い に お け る き crack を exception と し て, す べ て き crack は interface で の stop せ ず に through す る. (2)γ≒4 <s:1> occasion, interface で <s:1> stop に 2 types <s:1> が が が exist する. 1. <s:1> それ permanently stop, he <s:1> one <s:1> <s:1> 200 to 300μ seconds な な それ それ それ more than それ time <s:1> temporarily stop である. (3)γ≒6 <s:1> occasions, 1 <s:1> exception を except for ≒, the interface で stops た た. The で で interface is adjacent to the における ductile material where the <s:1> stops である. で interface in (4) brittle plate か ら 10 mm from れ た position で review 価 さ れ た K_ < ID > と V_f の between に は linear masato is が recognize め ら れ た. The type of ductile material に is in accordance with らな らな. (5) the same の ductile material に し seaborne て, interface を through す る ahead の き crack の K_ < ID > の し き い numerical は types of brittle material の に よ り big き く different な る. The <s:1> result is that the ら Broutmanら sings the する仮 says を negates する <s:1> である である である. こ れ ら の results か ら, stop の interface conditions は gamma = 4 ~ 6 で あ る こ と, interface の stop condition と し て Broutman ら の mention sing す る 仮 said と は different な る モ デ リ ン グ が necessary な こ と, important な が conclusion と し て 帰 knot さ れ る.

项目成果

K.Takahashi,Y.Tanaka and M.Kido: "Dynamic crack propagation in polymeric bimaterial plates" Proc.of European Symp.on Impact and Dynamic Fracture of Polymers and Composites. (出版予定). (1995)

K. Takahashi、Y. Tanaka 和 M. Kido：“聚合物双材料板中的动态裂纹扩展”Proc. on Impact and Dynamic Fracture of Polymers and Composites（即将出版）。

木戸 守、高橋 清: "高速度2像面撮影法による動的破壊の速度効果の評価" 日本機械学会材料力学部門講演会論文集. B. 104-105 (1994)

Mamoru Kido、Kiyoshi Takahashi：“使用高速双图像成像评估动态断裂的速度效应”日本机械工程师学会材料力学分会论文集 B. 104-105 (1994)。

K.Takahashi: "Behavior of dynamic transverse cracks in brittle/ductile layered polymers" Proc.of Int.Symo.on Fracture and Durability of Polymers and Composites. 83-86 (1994)

K.Takahashi：“脆性/延性层状聚合物中动态横向裂纹的行为”Proc.of Int.Symo.on 聚合物和复合材料的断裂和耐久性。

高橋 清: "動的破壊力学研究におけるいくつかの問題について" 日本機械学会材料力学部門講演会論文集. A. 259-261 (1994)

Kiyoshi Takahashi：“动态断裂力学研究中的一些问题”日本机械工程师学会材料力学分会论文集 A. 259-261 (1994)。