疲労き裂近傍の応力場に着目したき裂進展性判定手法の開発

き裂先端の応力場に対する考察から、き裂進展性を簡易に判定する手法を開発し、その手法の精度,適用性について疲労試験により確認した。本研究で提案した手法は、き裂先端に貼付した2軸の応力集中ゲージで測定したひずみの値を用い、力学的な考察から得られる応力場を推定することによって、き裂進展を支配する破壊力学パラメータである応力拡大係数および応力拡大係数のき裂長さに対する変化量を推定するものである。応力拡大係数の値によって現在のき裂の進展性を、またそのき裂長さに対する変化量によってき裂が今後加速するのか減速するのかを判定することが可能となる。この手法を小型試験体による疲労試験によって確認した結果、応力集中ゲージはき裂から3mmの位置に貼付するのが最も精度が良いこと、その場合の応力拡大係数の推定誤差は10%程度であること、応力拡大係数のき裂長さに対する変化量の推定誤差は概ね20〜30%であること、き裂先端の塑性域寸法の補正を行うことにより、精度が向上することなどを示した。さらに大型桁試験体に本手法を適用し、き裂が直線でない場合や応力に多軸性が存在する場合についての検討を行った。その結果、実用上十分な精度でき裂進展性が判定できることを示した。

き裂先端の応力場に対する考察から、き裂進展性を簡易に判定する手法を開発し、その手法の精度,適用性について疲労試験により確認した。本研究で提案した手法は、き裂先端に貼付した2軸の応力集中ゲージで測定したひずみの値を用い、力学的な考察から得られる応力場を推定することによって、き裂進展を支配する破壊力学パラメータである応力拡大係数および応力拡大係数のき裂長さに対する変化量を推定するものである。応力拡大係数の値によって現在のき裂の進展性を、またそのき裂長さに対する変化量によってき裂が今後加速するのか減速するのかを判定することが可能となる。この手法を小型試験体による疲労試験によって確認した結果、応力集中ゲージはき裂から3mmの位置に貼付するのが最も精度が良いこと、その場合の応力拡大係数の推定誤差は10%程度であること、応力拡大係数のき裂長さに対する変化量の推定誤差は概ね20〜30%であること、き裂先端の塑性域寸法の補正を行うことにより、精度が向上することなどを示した。さらに大型桁試験体に本手法を適用し、き裂が直線でない場合や応力に多軸性が存在する場合についての検討を行った。その結果、実用上十分な精度でき裂進展性が判定できることを示した。