E積分による土木材料におけるき裂進展時のエネルギ解放率の数値解析

点击翻译按钮获取中文摘要

E積分は周知のJ積分とは異なり,その積分経路にき裂面や応力ないしひずみの不連続生を持つ界面を含めることなく非均質な材料中の非直線的なき裂の場合でも,またその経路内に複数のき裂先端を含んでいても,経路独立な積分により,特定のき裂先端任意方向折れ曲がり瞬間時のエネルギ解放率が得られる等,数多くの優位的な特性を有している.そこで本研究では有限要素法による数値解析への応用をいくつか行った結果,次のような新たな知見が得られた.1)異種材料界面を有するモデルの解析き裂先端がその材料界面近傍にある場合のエネルギ解放率をE積分により求め,その場合のき裂進展特性が,定量的に把握できた.2)材料内に複数のき裂が有る場合の相互干渉を考慮したエネルギ解放率の解析主き裂先端に平行な干渉き裂が存在する時,き裂の位置,大きさの違いにより,どのき裂先端が,どの方向に進みやすくなるか等の定量的把握ができた.3)E積分によるエネルギ解放率を有限要素法により求める際の数値誤差に関する研究アイソパラメトリック要素を用いた解析を行った結果,積分経路を,要素中を通過せず,要素辺上を通過するようにとればより精度が向上することが判明した.4)圧縮応力場におけるき裂折れ曲がりモデルの解析土木材料でしばしば生じる圧縮荷重下でき裂が閉じ,き裂面に摩擦が生じる時のE積分の有効性が検証された.