破壊様式の脆性/延性遷移挙動の解明

断裂模式的脆性/延性转变行为的阐明

基本信息

批准号：
15760606
负责人：
後藤浩二
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

不安定破壊発生評価に関するこれまでの研究では,シャルピー値による定量的評価の限界から,破壊力学パラメータの適用による評価が指向されたが,現象の物理的意味の解釈については未だ研究途上である。研究代表者は,不安定破壊の発生は破壊様式が脆性・延性・両者混合のどのような場合でも,破壊発生領域の状態を一義的に反映するパラメータを指標とすることで,不安定破壊限界条件を統一的に取り扱えると考え,破壊発生領域の活性化自由エネルギを直接反映するパラメータに着目した。活性化自由エネルギを直接反映するパラメータとして,最初に,Bennetらが導出したR値を用い,その後,統計力学的考察に基づくパラメータFn値を導出し,これらの一義的関数として破壊靱性値を整理できるか否かの検討を行ったが,若干のばらつきが見られるため,本研究ではよりよいパラメータの導出について検討した。その結果,R値には変形が継続して生じる効果が考慮されていないことが判明したので,R値に転位運動により生じる「等価な運動エネルギー」を考慮した,新しいパラメータであるRnを提案した。このパラメータを指標とすることで,任意ひずみ速度・温度下における応力/ひずみ関係を精度良く推定出来ることを確認した。さらに,任意載荷速度・温度下における破壊靱性試験結果を,破壊発生領域におけるRn値で整理した結果,R値やFn値以上に,破壊靱性値との一義的関係が見いだせた。なお,Rn値は破壊発生点の代表点としてRiceらにより定義されたIDNZ先端における値を用いた。以上の結果,本研究で導出したRn値は,鋼材の脆性・延性状態に関わらず系の状態を一義的に表現できるパラメータであることが確認された。

由于夏比值定量评估的局限性，以往对不稳定断裂发生状态评估的研究主要集中在应用断裂力学参数进行评估，但对该现象的物理意义的解释仍在研究中。主要研究者提出，无论断裂模式是脆性、延性还是两者的混合条件，都可以以唯一反映断裂发生区域状态的参数为指标来确定不稳定断裂极限。可以统一处理，我们重点关注直接反映断裂发生区域活化自由能的参数。首先，我们使用Bennett等人推导的R值作为直接反映活化自由能的参数，然后基于统计力学考虑推导参数Fn值，并将断裂韧性值组织为这些值的唯一函数。我们研究了这是否可能，但观察到了一些变化，因此在本研究中我们研究了如何得出更好的参数。结果发现R值没有考虑连续变形的影响，因此提出了一个新的参数Rn，在R值中考虑了位错运动引起的“等效动能”。。已证实，通过使用该参数作为指标，可以高精度地估计任意应变速率和温度下的应力/应变关系。此外，当将任意加载速度和温度下的断裂韧性试验结果按照断裂发生区域的Rn值进行组织时，发现与断裂韧性值的独特关系比R值和Fn值更重要。对于Rn值，我们使用Rice等人定义的IDNZ尖端处的值作为断裂发生的代表点。上述结果证实，本研究得出的Rn值是一个能够唯一表达系统状态的参数，无论钢材处于脆性还是延性状态。