様々な荷重条件下における傾斜機能材料のき裂エネルギー密度理論による破壊解析

利用裂纹能量密度理论对不同载荷条件下功能梯度材料的断裂进行分析

• 批准号: 06F06118
• 负责人: 渡邊 勝彦
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06F06118/
• 关键词: Piezoelectric material; Fracture; Fatigue; Double Torsion Test; Electrotnechanical coupling; CED; Compliance; Crack energy density; Cruciform specimen; Biaxial tensile test; Biaxial stress ratio; Finete element analysis; Photoelasticity

当初、傾斜機能性材料の破壊に関する研究を行うことを計画し、当該材料におけるCEDの性質についての理論的研究を進めたが、目指す条件を満たす材料の確保が困難となったことから、対象を、機能性材料の一種であり、その優れた電気力学的特性のため様々な分野で応用されながら、その強度、破壊挙動については多くの未解決の問題が残されている圧電材料に移して研究を進めた。破壊実験としては圧電材料には適用例がほとんどないDouble Torsion試験(DT試験)を採用した。DT試験によるとき、通常材料においてはき裂が進展してもほぼ力学的応力拡大係数は一定に保たれることが知られているが、電気的挙動と力学的挙動の間に連成がある圧電材料においては、電気的負荷の下での電気的応力拡大係数が、き裂が進展してもほぼ一定に保たれることを理論的検討、実験によるコンプライアンス測定を通じて示した。また、電気的負荷、力学的負荷を同時に加えることができる圧電材料用DT試験のための装置を設計、製作し、さらに自然なき裂を有するき裂試験片の作製法を確立し、これらにより、各種電界レベルの下での破壊実験、電気的疲労破壊実験を実施し、データを取得した。就職により帰国時期が2ケ月早まったため必要な実験の実施に専念し、予定した実験はほぼ終了したが、データの解析、成果の論文としての最終的なまとめは今後引き続き行う。

The research on the properties of CED in functional materials should be carried out in the future. The theoretical research on CED properties should be carried out in the future. The conditions for ensuring the properties of CED in functional materials should be discussed. There are many unsolved problems in the field of piezoelectric materials. For example, the Double Torsion Test (DT Test) is used. In general, the material has a high degree of mechanical strength coefficient. The test results show that: Design, manufacture and manufacture of DT test pieces for piezoelectric materials under simultaneous application of electrical and mechanical loads; establishment of manufacturing methods for DT test pieces under various electrical loads; implementation and acquisition of electrical fatigue test pieces. The first two months of the inauguration period are necessary for the implementation of the plan, the end of the plan, the analysis of the results, and the final plan.

项目成果

A Study on the Cracked Specimen for Biaxial Tensile Loading Test

双轴拉伸加载试验裂纹试件的研究

• 发表时间: 2006
• 期刊: Key Engineering Materials 326-328
• 作者: Dong-Chul SHIN;Byong-Gun NAM;Jeong-Hwan NAM;Jai-Sug HAWONG;Katsuhiko WATANABE
• 通讯作者: Katsuhiko WATANABE