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繰返し高速衝撃下での材料内部損傷成長過程の解明と超音波を用いた内部損傷非破壊評価

阐明材料在反复高速冲击下的内部损伤增长过程以及利用超声波对内部损伤进行无损评估

基本信息

批准号：
14750058
负责人：
西村尚哉
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Nagoya Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

<今年度の研究業績の概要>航空機,宇宙機,高速鉄道等では飛来する異物との高速衝突により様々な衝撃破損現象が生じる.このうち材料内部損傷(スポール損傷)の発生は,構造の機能・安全性において重要な問題である.また,想定される衝撃応力が損傷発生限界応力以下であっても,衝撃が繰返し加わることにより損傷が発生する可能性がある.本研究では,鋼材(S45C)の同一試験片にスポール損傷発生限界応力(S45Cの場合,約2.7GPa)以下での繰返し平板衝撃試験を行い,超音波顕微鏡による非破壊的な内部観察から損傷発生の確認及びその分布状態の把握を行った.また超音波測定により縦波音速,減衰(振幅比),背面散乱波強度を算出し,損傷状態の定量化を試みた.その結果,スポール損傷発生限界応力以下の衝撃応力(1.1〜1.7GPa)であっても繰返し衝撃(本実験では最大5回)を与えることにより,損傷が発生・増加することを確認した.これまで繰返し衝撃下における損傷の発生および増加,成長過程の解明については,飛翔板と標的板の厚さの比が1:2の繰返し平板衝撃試験が実施され報告されている.しかし実現象では様々な大きさの異物と衝突することが予想される.本研究では,鋼材(S45C)について衝撃毎に厚さの異なる飛翔板を同一標的板に衝突させる繰返し高速平板衝撃試験を行い,2回目の衝撃で発生する応力波が1回目衝撃により生じたスポール損傷で反射,あるいは透過することによって生じるスポール損傷変化を超音波顕微鏡により非破壊的に観察し検討を行った.その結果,2回目衝撃応力が1回目衝撃応力に比べて小さい場合,2回目衝撃による応力波が1回目で衝撃で生じたスポール損傷で反射することにより衝撃面側で損傷が増加し,1回目衝撃応力に比べて大きい場合,スポール損傷を圧接させ透過することにより裏面側で損傷が増加することが認められた.

<Summary of Research Results for the Year> Aircraft, space planes, high-speed railways, etc. are subject to high-speed collision and impact damage. The development of internal damage in materials, the function and safety of structures are important issues. For example, if the impact force is below the damage initiation limit, the impact force may increase the probability of damage initiation. In this study, the plate impact test of steel (S45C) was conducted under the threshold force (S45C, about 2.7 GPa) of damage initiation for the same specimen. Ultrasonic measurement, attenuation (amplitude ratio), backscattering intensity calculation, quantification of damage state. As a result, the impact force (1.1 ~ 1.7GPa) below the damage initiation limit force is confirmed. The occurrence of damage under shock is too high, the growth process is explained, the ratio of the thickness of the flying plate to the target plate is 1:2, and the shock plate test is carried out. The phenomenon of "big" and "foreign" conflicts is not easy to understand. In this study, steel (S45C) was subjected to shock wave generation at different thicknesses, and shock wave generation at different thicknesses. The shock wave generation at different thicknesses, and shock wave generation at different thicknesses. As a result, when the impact force of the 2nd round is smaller than that of the 1st round, the impact force wave of the 2nd round is larger than that of the 1st round, and the damage of the impact surface side increases.