抄録
本研究では, 原子間の結合関係に基づく結合力モデルに熱力学的手法に則って損傷の発展則を導入することで, 多結晶金属中の疲労き裂進展を表現可能な新たな結合力モデルを提案した. 疲労破壊の発生や進行には結晶のすべり変形に伴って生成されるボイドや微細き裂が影響すると言われている. 多結晶金属におけるこれらの微小欠陥を考慮するために, 提案モデルでは, 損傷の発展則を導入することで結合力モデルにおける剛性の低下として表現した. 提案した結合力モデルおよび多結晶金属中のすべり変形を表現可能な結晶塑性モデルを用いて, 有限変形理論の枠組みでき裂進展解析を行った. まず, 要素サイズの依存性を調べた後に, Paris則と比較することで提案した結合力モデルのパラメータについて検討した. 次に, 単調引張荷重下および一定振幅荷重下におけるき裂進展解析を行い, 提案モデルにおいて表現されるそれぞれの破壊挙動について考察した. 単調引張荷重下では, 主き裂は結晶粒毎に進展速度を変化させながら進展した. また, 一定振幅荷重下では, 副次的な微小き裂が発生し, 主き裂は微小き裂と合体を繰り返して進展した. 最後に, 過大荷重後の疲労き裂進展解析を行った. その結果, 塑性変形および加工効果に伴うき裂先端の鈍化によって, き裂進展に遅延効果が発現した.
