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異材界面の強度と破壊の数値シミュレーション解析法の確立

异种金属界面强度与断裂数值模拟分析方法的建立

基本信息

批准号：
63550075
负责人：
結城良治
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1988
资助国家：
日本
起止时间：
1988 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

集積回路から自動車・航空機に至るまで広範囲の分野で近年樹脂・セラミックス・金属等の様々な組合せの異種材料の接合構造化が進んでいる。また先端材料の開発において、この接合・複合化の技術が重要なポイントとなっている。しかし、強度面から見ると互いに異なる材料を接合した"異材界面"では応力の不連続や集中が生じ、界面強度の異常な低下が危惧され、その強度評価の確立は重要な課題である。また異材界面に近接するき裂は、材料の組合せや負荷条件によって界面上で停留や分岐をしたり、加速貫通したり多様な挙動を呈するが、この様なき裂挙動の定量的評価手法はまだ確立していないのが現状である。本研究は、この異材接合構造の強度評価および破壊予測法の確立を目的とする。このため複雑な異材接合構造の応力集中およびき裂問題を効率的かつ高精度に解析できる新たな境界要素弾性解析法を開発した。本解析法の特徴は、従来主に用いられている無限板の集中力解(Kelvinの解)のかわりに異材界面の境界条件を厳密に満たすHetenyiの解を基本解に導入することにより、異材界面を離散化近似することなく、有限境界のみの離散化で効率的な解析が可能となる点にある。さらに数値解析データの入力および出力さらに結果の図形出力を行なうためにエンジニアリングワークステーション一式(Sun Microsystem社)を導入し、作業の効率化を図った。また従来混乱が生じていた界面上の応力拡大係数の定義を明確にし、この応力拡大係数を上述の解析法で求める手法を開発し、各種異材接合継手の界面き裂の応力拡大係数の系統的な解析を行った。さらに各種の接着継手の破壊実験を行い、異材界面上のき裂の発生・成長挙動を定量的に評価し、その法則を明らかにし、異材界面の強度・破壊の数値シミュレーション解析法を確立した。

In recent years, the integration circuit has been widely used in automobiles and aircraft, and the joint structure of dissimilar materials such as resins, materials, metals, etc. has been advanced. The development of advanced materials, the joining and compounding technologies are important. It is an important problem to establish the strength evaluation of the "dissimilar material interface", the concentration of the force, the abnormal decrease of the interface strength, and the establishment of the "dissimilar material interface". A quantitative evaluation method for the determination of the current state of the interface between dissimilar materials, the combination of materials, the loading conditions, the stay, the divergence, the acceleration, and the multi-component movement. The purpose of this study is to evaluate the strength of these dissimilar joint structures and to establish a fracture prediction method. A new analytical method for boundary elements is developed to solve the problem of stress concentration and crack in the joint structure of dissimilar materials. The characteristics of this analytical method include: (1) the boundary condition of the heterogeneous material interface;(2) the discretization approximation of the heterogeneous material interface;(3) the discretization of the finite boundary; and (4) the possibility of the analysis of the finite boundary. The input force and output force of the numerical analysis result are calculated by the formula (Sun Microsystem). The definition of the force coefficient on the interface between the two materials was clarified, and the analytical method was developed. The analysis of the force coefficient on the interface between the two materials was carried out systematically. In this paper, various kinds of bonding methods are used to evaluate the crack development and growth behavior at the interface of different materials, and the analytical method for the strength and crack growth of different materials is established.