高速き裂進展抵抗の計測システムの開発

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本研究では課題達成のため、主にき裂進展速度計測法の確立と動的応力拡大係数計測システムの開発を行うこととしたが、本年度はそのうち特に後者に重点を置いた。それは、後者の方が本課題にとってより本質的であるからである。まず、静止き裂に動的応力が負荷されたときの動的応力拡大係数の時間履歴を計測するシステムを開発し、その精度の検討を行った。高さ40mm,スパン180mm,厚さ12.5mmの鋼製の試験片を用意し、その上部半分の周辺に適当な間隔で5本の光ファイバーを接着し、それらから出たレーザ光が試験片の下に固定された5個の半導体位置センサーのほぼ中央を照射するようにする。また同様に、ひずみゲージを下部半分の試験片周辺に適当な間隔で接着した。このような計装を施した試験片の両端部に衝撃荷重を作用させ、動的二点曲げを負荷し、そのときの試験片周辺の変位とひずみを測定した。これらのデータはディジタル化されて記憶され、その後マイクロコンピュータに入力され、数値ラプラス変換および試験周辺に沿った経路独立線積分(【I!~】)が実施され、動的応力拡大係数の時間履歴が求められた。得られた結果は有限要素法による解析結果ともよく一致し、本システムの有効性が確認された。次に高速進展き裂に対する動的応力拡大係数の時間履歴を同様の計装を施して行った。この場合には動的応力拡大係数が時間とともに複雑に変動するため、有限要素法から算定された結果と定性的に一致するが、定量的に必ずしも良い結果が得られなかった。これは、【I!~】積分の算定に当り、応力・変位の数値ラプラス変換値を求める必要があるが、ここで用いた手法に問題があるものと思われ、フーリェ変換の方法を試みた。得られた結果は多少良好となったが、今後、さらにこの方法について検討を加える必要があることが分かった。