Development of a system evaluating mixed mode fracture toughness by small specimen for advanced materials

小型試験片による混合モード破壊靱性評価システムの基本的概念は、曲げとせん断を受ける片側き裂試験片を用い、J積分J_1、J_<11>(モードI、モードII成分)は、それぞれ曲げモーメント-き裂開口角関係、せん断力-き裂せん断変位関係より求めるもので、システムは卓上形精密万能試験機、混合モード負荷治具、混合モード変位計、パーソナル・コンピュータから構成されている。1)任意の小型試験片が容易に保持でき、モードIからモードIIにわたる任意の混合モード負荷が実現できる治具を開発した。小型試験片を保持する試験片ホルダーを介して混合モード負荷を与えるものとした。2)混合モードき裂変位計として、高性能CCDカメラによる画像データをコンピュータに取り込み、画像処理によりJ積分の解析に必要な混合モードき裂のき裂開口角、き裂せん断変位を計測することとした。CCDカメラにより取り込まれたき裂変形の画像より、き裂開口角とき裂せん断変位を求めるソフトウエア、および曲げモーメントとき裂開口角の関係、せん断力とき裂せん断変位の関係を作り、J積分J_1、J_<11>を解析するソフトウエアの開発をした。3)開発された小型試験片用混合モード負荷治具、混合モード変位計および計測システム、J積分解析ソフトウエアの統合化を行い、システムを完成させた。4)完成されたシステムをガラス粒子分散強化ナイロン66複合材料のモードI、モードII破壊靱性評価に応用した結果、本システムは簡便性、精度を備えたモードIからモードIIにわたる混合モードき裂の弾塑性破壊靱性評価システムであることを確認した。さらに、データ解析ソフトウエアを改良するならば、一層、簡便性、精度を上げることができる。

小型試験片による混合モード破壊靱性評価システムの基本的概念は、曲げとせん断を受ける片側き裂試験片を用い、J積分J_1、J_<11>(モードI、モードII成分)は、それぞれ曲げモーメント-き裂開口角関係、せん断力-き裂せん断変位関係より求めるもので、システムは卓上形精密万能試験機、混合モード負荷治具、混合モード変位計、パーソナル・コンピュータから構成されている。1)任意の小型試験片が容易に保持でき、モードIからモードIIにわたる任意の混合モード負荷が実現できる治具を開発した。小型試験片を保持する試験片ホルダーを介して混合モード負荷を与えるものとした。2)混合モードき裂変位計として、高性能CCDカメラによる画像データをコンピュータに取り込み、画像処理によりJ積分の解析に必要な混合モードき裂のき裂開口角、き裂せん断変位を計測することとした。CCDカメラにより取り込まれたき裂変形の画像より、き裂開口角とき裂せん断変位を求めるソフトウエア、および曲げモーメントとき裂開口角の関係、せん断力とき裂せん断変位の関係を作り、J積分J_1、J_<11>を解析するソフトウエアの開発をした。3)開発された小型試験片用混合モード負荷治具、混合モード変位計および計測システム、J積分解析ソフトウエアの統合化を行い、システムを完成させた。4)完成されたシステムをガラス粒子分散強化ナイロン66複合材料のモードI、モードII破壊靱性評価に応用した結果、本システムは簡便性、精度を備えたモードIからモードIIにわたる混合モードき裂の弾塑性破壊靱性評価システムであることを確認した。さらに、データ解析ソフトウエアを改良するならば、一層、簡便性、精度を上げることができる。