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材料強度設計No.8 知能機械システム工学科 坂本東男 [email protected] 教員室A429TEL:0887-57-2317 研究室A213TEL:57-2243

材料強度設計No材料強度設計No.8 知能機械システム工学科 坂本東男 [email protected] 教員室A429、TEL:0887-57-2317 研究室A213、TEL:57-2243

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材料強度設計No.8

知能機械システム工学科

坂本東男[email protected]教員室A429、TEL:0887-57-2317

研究室A213、TEL:57-2243

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No.8の講義内容(金属の破壊と対策)テキストP166-186

• 1.延性破壊

• 2.脆性破壊

• 3.疲労破壊

• 4.クリープ破壊

• 5.環境破壊

• 6.機械構造物の強度設計の基礎    (応力集中と応力拡大係数)

• 7.破壊力学

• 8.フラクトグラフィー

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延性破壊

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延性破壊と遅れ破壊の波面

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脆性破壊(へき開破壊-粒内)

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疲労破壊(ビーチマーク)

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疲労試験結果(S-N曲線)

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クリープ(一定荷重下で変形する)曲線

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環境破壊の例(応力腐食割れ)

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環境破壊の例(腐食疲労)

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応力集中

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材料力学と破壊力学

• 狭義の材料力学はき裂のない材料の力学

• 破壊力学はき裂のある材料の力学

• 広義には材料力学は上記の2つを含む。

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材料力学(応力σあるいはひずみε)と破壊力学(応力拡大係数Kあるいはエネルギ変化率G )の

力学パラメーター

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破壊力学的アプローチ

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応力拡大係数(1)

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変形様式

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応力拡大係数(2)

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応力拡大係数(3)

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応力拡大係数と破壊靭性値

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応力拡大係数範囲とき裂進展

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フラクトグラフィー(SEM-Scanning Electron Microscope)

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各種顕微鏡(光学顕微鏡、TEM-Transmission Electron Microscope、SEM)

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SEMの詳細(2次電子の像)

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X線も利用して元素分析も可能

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SEM像の例(1)

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SEM像の例(2)

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延性破壊のディンプルの形成

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ディンプル(左:等軸、右:伸長形)

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脆性破壊の破面(左:リバーパターン、右:タング)

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疲労破面-ストライエーション(左:アルミ。右:鋼)

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ストライエーション

• 大荷重1つ、中荷重2つ、小荷重5つの荷重パターンでのストライエーションパターン

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ストライエーション間隔と応力拡大係数

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その他、粒界脆性破面

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破面のマクロ観察(1)

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破面のマクロ観察(2)