繰り返し荷重を受けるセラミック材料の保証試験と信頼性評価

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構造用セラミックスの構造信頼性を確保するためには、(1)破壊力学を用いて、(2)微構造や欠陥の強度解析を行い、(3)破壊統計と結合させ、(4)繰り返し荷重下の寿命計算と、(5)多軸応力下の保証試験の解析を行い、(6)実験的検証を行って、(7)材料設計にフィードバックさせねばならない。本研究では、申請者らが開発してきた「ぜい性破壊に対する多軸分布関数」を基礎として、セラミックスの多軸保証試験の解析を行い、保証試験後の不活性強度分布の導出、繰り返し疲労寿命の最小値の予測式の導出を行う。得られた理論の検証の為に、アルミナ中空円筒の内圧疲労試験等を行い、破壊源の同定、寿命の測定を通して、材料設計にフィードバックすることを目的とする。本研究によって得られた成果は以下の通りである。1.研究遂行に必要な繰り返し内圧疲労試験機を不二越(株)より寄贈してもらい、周辺機器類を自作して、運転特性、設定条件の検討を行った。2.本装置に高圧容器を取りつけて冷間静水圧プレス(CIP)により試験円筒を作成し、常圧焼結した。試験片の加工は仮焼時に旋削によって行った。3.多軸応力下の保証試験の理論解析を行い、窯業協会年会にて発表した。4.寿命データの材料設計へのフィードバックに不可欠な「構造用セラミックスの欠陥寸法分布」に関する理論解析を行い、窯業協会誌に発表した。アルミナ中空円筒試験片の繰り返し内圧疲労試験を行い、得られたデータの統計解析を行った。すなわち、SN曲線、時間強度分布、寿命分布特性を求めた。6.所定の保証試験を行い、生き残った試験片の不活性強度分布を求める予定であったが、装置のトラブルと時間的制約により年度内実施が不可能となった。