逆問題解析手法を利用した衝撃破壊靭性および高速き裂進展靭性の計測

采用反问题分析法测量冲击断裂韧性和高速裂纹扩展韧性

• 批准号: 04452119
• 负责人: 青木 繁
• 金额: $ 5.63万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04452119/
• 关键词: 衝撃破壊靭性; 高速き裂進展靭性; 逆問題解析; 構造用セラミックス; 一点曲げ試験; 破壊開始時刻の検出; 縦衝撃試験; き裂面接触力; 衝撃破壊靭性; 高速き裂進展靭性; 逆問題解析; 構造用セラミックス; 一点曲げ試験; 破壊開始時刻の検出; 縦衝撃試験; き裂面接触力

高負荷速度下において衝撃破壊靭性K_<1d>が異常に上昇するという実験結果や高速き裂進展靭性K_<1D>がき裂の加速度に依存するという実験結果等が数多く発表されており,これが動的線形破壊力学の適用を困難としていることを指摘し,K_<1d>やK_<1D>のこのような特異な性質の多くが従来の測定法に潜在している測定誤差を考慮することによって説明できることを(本補助金により購入したワークステーションを利用して)有限要素および境界要素シミュレーションにより見出した(機論A,58巻p.1785,J.Mech.Phy.Solids-to appear,機論A,58巻p.1650)。アルミナをはじめ数種の構造用セラミックスの試験片にブリッジインデンテンション法により予き裂を導入して一点曲げ試験によりK_<1d>を測定するとともに,予き裂面に接触力が働いていることを確認した(Proc.7th Int.Con.Exp.Mech.)。この接触力の分布を裂先端近傍のひずみゲージの出力から推定する逆問題を境界要素法により解いた(機講論,NO.920-72,p.631)。また、一点曲げ試験における破壊開始時刻を衝撃力の履歴がら推定する逆問題を,チモシェンコ梁理論を応用して解いた(42回応力連合講演予稿集,p.463)。これらの逆問題の解析に本補助金により購入したワークステーションを利用した。ばねにより衝撃体を加速し試験片に縦衝撃を与え,破壊開始までの時間が数μsとなるような高負荷速度衝撃破壊試験装置を試作し,衝撃体の速度および試験片の両側のき裂先端近傍における厚さ方向の変位の変化をそれぞれ本補助金により購入したレーザーセンサーおよびレーザードップラー振動計で計測し,逆解析により衝撃力を推定し有限要素法によりき裂面接触力の影響を考慮に入れて,アルミナのK_dを求めた(発表準備中)。

已经发表了许多实验结果，表明骨折韧性K_ <1d>在高载荷速度下异常增加，并且快速裂纹繁殖k_ <1d>取决于裂纹的加速度，这使得通过动态线性裂缝机制难以通过这些sightular toss and k__ <1d> <1D> <1d> <1d> <1d> <1d> <1d> <1d> <1d>。在常规测量方法中潜在的错误（使用本赠款购买的工作站）（机械理论A，58页，J。Mech。Phy。Phy。Phy。Solids-to-Appear，机械理论A，58p。1650）。使用桥梁压痕张紧方法将前饰物引入了几种结构性陶瓷样品，包括氧化铝，并通过单点弯曲测试测量K_ <1d>，并确认将接触力施加到pefrack表面上（Proc。7thint.con.con.con.ebp.mech。）。使用边界元素方法（机械研究，第920-72号，第631页）解决了从裂缝尖端附近的应变仪的输出中估算该接触力的分布的反问题。此外，通过应用Timoshenko Beam的理论来解决单点弯曲测试中故障的开始时间的逆问题（第42次应力联盟讲座的项目，第463页）来解决。我们使用该赠款购买的工作站来分析这些反问题。 A high-load speed impact failure test device was constructed so that the impact body is accelerated by a spring to give the specimen a longitudinal impact, and the time until the start of fracture is several μs, and the changes in the velocity of the impact body and the displacement in the thickness near the crack tip on both sides of the specimen were measured using a laser sensor and a laser Doppler vibrometer purchased with this subsidy,并使用反向分析估算了撞击力，并通过有限元方法考虑了裂纹表面接触力的效果以确定氧化铝的K_D（准备演示）。