金属強化セラミックス複合材料の高温の強度特性のマイクロメカニックスに関する研究

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航空,宇宙機器の先端構造材料として,金属強化セラミックス(MFRC)が開発され,実用化されている.本研究ではMFRCの高温における破壊現象を明らかにするために,理論解析と実験により介在物のマイクロメカニックスに関する研究を行い,以下の結果を得た.1.無限弾性体に楕円体状介在物と円環状き裂が存在し、引張荷重を受ける場合を考え,まず円環上き裂をもつ無限体の問題を従来の方法と異なる楕円体座標を用いて解析を試みた.理論式を導出したが計算は続行中である。また、介在物境界がすべりを許した場合について偏長回転楕円体介在物を持つ厚板の1軸引張りを解析し介在物境界の状態が応力分布に大きく影響することを明らかにした。2.繊維強化複合材料を巨視的に異方性と考え,楕円介在物を有する直交異方性半無限板の問題を異方性弾性論により解析した。計算を続行中である。3.MFRCの熱応力の問題として,偏長回転楕円体状介在物あるいは空かをもつ厚板がの上面の一部が加熱、下面の一部が冷却される場合の熱応力問題を熱弾性理論により厳密に解析し、応力分布に及ぼす加熱領域の大きさ、介在物の大きさ、形状比、横弾性係数比の影響を求めた。さらに、表面層と楕円介在物をもつ半無限板の介在物を一定温度で加熱した時(一定eigen歪)の熱応力問題を弾性論に基づいて厳密に解析し,応力分布に及ぼす,介在物の大きさ,形状比,横弾性係数比及び表面層の影響を求めた.表面層が硬い場合,介在物境界の応力分布は大きく影響を受ける.同時に1軸引張りを受ける場合も解析した。4.板厚の異なる(25mm,15mm,3mm)Ti-6Al-4V合金について超音波法とAE法を用い板厚中央部の破壊開始荷重を測定する方法を開発し、従来手法(ASTM-E399)と比較検討した.その結果,超音波法やを用れば破壊開始荷重を測定可能であることを明らかにした。またTi-6Al-4V合金の低サイクル疲労を行い、超音波法により微小き裂を検出する方法を開発し、非破壊検査に使用できることを示した。