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ひずみエネルギー密度法によるマイクロ・ナノ材料の統一破壊力学

应变能密度法微纳材料统一断裂力学

基本信息

批准号：
16F16366
负责人：
北村隆行
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-11-07 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノメートル・スケールの棒材を単結晶シリコンで作成し、破壊の起点となる三角形状の切欠きを導入した試験片を作成し、受入れ研究者が所有する微小材料負荷試験装置を組み込んだ走査型電子顕微鏡を用いてその場観察の下で破壊実験を行った。その結果、切り欠き底からの破壊発生・進展に関する精密な観察を行うとともに、破壊過程を詳細に観察した。また、応力集中係数の異なる切り欠きを用いた実験より、切り欠き底近傍応力分布の相違の影響について実験観察を行った。これらの実験結果に基づく数値解析より、数nmの応力集中によって切欠き底における局所破壊がもたらされていることが判明した。また、それが、連続体力学に基づく破壊モデル（ひずみエネルギー密度法）が数nm以上の応力集中域では適用可能であるに対して、それ以下では適用ができなくなることも明らかにした。すなわち、これが連続体モデルの破壊への適用下限であり、それ以下の寸法では原子による離散性を考慮した理論の構築が必要である。これらの成果の一部は、すでに国際研究誌に掲載されている。また、他の部分は投稿・審査中である。さらに、実験解析の成果を受けて、分子動力学法による単結晶シリコン原子構造体における微小切欠き底からの破壊シミュレーションに取り組み始め、すでに初期的な結果を得ている。この結果を基に、離散性を考慮した破壊力学の理論解析にも取り組んでおり、論文発表の準備を進めている。

The material load test device is composed of a single crystal tube, a starting point of a triangular cut, and a test piece. The test piece is composed of a small material load test device. The electron microscope is used for field observation. The results of the process are closely related to the progress of the process. The influence of force concentration coefficient variation on the distribution of near-side forces is observed. The results of this study are based on the analysis of the number of nm and the concentration of nm. For example, if the density method is applied to a force concentration region above a few nm, the following may be applied. It is necessary to consider the discreteness of the following methods in order to construct the theory. Some of the results of this research were published in the Journal of International Research. Some of them are under review. In addition, the results of molecular dynamics analysis were obtained from the initial and initial results of crystal structure atomic structure. The basic and discrete properties of the results are considered. The theoretical analysis of the mechanics is carried out in the preparation of the paper.