クリープ疲労微小き裂にフラクタル破壊力学

クリープ疲労条件化にて耐熱材料表面あるいは内部に発生・伝ぱし,材料全体を破壊に導くマルチクラックについて以下の観点から検討した。(1)内部微小クラックに関する数値シミュレーション:研究代表者らがこれまでに作成した表面微小クラックの発生・伝ぱに関するモンテカルロ・シミュレーションのプログラムを発展・改良し,材料内部に発生・伝ぱする微小クラックの数値シミュレーション用プログラムを作成した。本プログラムを用いて数値シミュレーションを行い,代表的な耐熱鋼である304ステンレス鋼の内部に発生するマルチクラックの挙動を明らかにした。(2)初期クリープ疲労損傷に関する理論解析:クリープ疲労条件下では,疲労寿命の極初期から結晶粒界上に多数のクリープ・キャビティが発生し,それが連結して1結晶粒界サイズの微小クラックを形成する。本研究では,クリープ・キャビティと材料と材料にクリープ疲労損傷量(キャビティ面積率,有効断面積率等)の関係について解説し,両関係を定式化した。これは,今後実施する予定のフラクタル解析の理論的基板となる。(3)内部微小欠陥に関する逆問題解析:材料内部に存在するマルチクラックの分布状態を正確に把握するため,材料表面でのクラック分布から材料内部のクラック分布を逆推定する手法を確立した,また,クラックの個数が少ない場合や材料表面での観察領域面積が限られている場合を想定し,内部クラックの分布をその分布の存在確率とともに確率論的に逆推定する手法を提案した。

クリープ疲労条件化にて耐熱材料表面あるいは内部に発生・伝ぱし,材料全体を破壊に導くマルチクラックについて以下の観点から検討した。(1)内部微小クラックに関する数値シミュレーション:研究代表者らがこれまでに作成した表面微小クラックの発生・伝ぱに関するモンテカルロ・シミュレーションのプログラムを発展・改良し,材料内部に発生・伝ぱする微小クラックの数値シミュレーション用プログラムを作成した。本プログラムを用いて数値シミュレーションを行い,代表的な耐熱鋼である304ステンレス鋼の内部に発生するマルチクラックの挙動を明らかにした。(2)初期クリープ疲労損傷に関する理論解析:クリープ疲労条件下では,疲労寿命の極初期から結晶粒界上に多数のクリープ・キャビティが発生し,それが連結して1結晶粒界サイズの微小クラックを形成する。本研究では,クリープ・キャビティと材料と材料にクリープ疲労損傷量(キャビティ面積率,有効断面積率等)の関係について解説し,両関係を定式化した。これは,今後実施する予定のフラクタル解析の理論的基板となる。(3)内部微小欠陥に関する逆問題解析:材料内部に存在するマルチクラックの分布状態を正確に把握するため,材料表面でのクラック分布から材料内部のクラック分布を逆推定する手法を確立した,また,クラックの個数が少ない場合や材料表面での観察領域面積が限られている場合を想定し,内部クラックの分布をその分布の存在確率とともに確率論的に逆推定する手法を提案した。