Fracture Toughness of Graphite Materials

Abstract

形状及 び初期 き裂長 さの異 なるス トレー トスルー ノッチ を持 つ高密度等方性黒鉛試片 につ いて破 壊靱性値 の持つ意味 を弾塑性破壊の立場 に立つエ ネルギー論解析 との対応 か ら議論 した. き裂 を準 静的 に進展 させる過程 で除荷-負 荷 を繰 り返 し, 荷重-荷 重 点変位 曲線 (P-u曲 線) か ら破壊エ ネ ルギー γWOFを測定 するとともに, それを弾性エ ネルギー解放率 γeと塑性散逸 エネルギー γpとに分 離 ・評価 した. また, 線形破壊力学 に準 じた破壊靱性値[KIC]Yを 求め, 破壊 エネルギーか ら計算 し た値[KIC]γと比較 した. 黒鉛材 は, 大 きな破壊エネルギー (約75J/m2) と大 きな塑性変形 を持 ち, 全破壊エ ネルギー中 に占め る塑性散逸 エ ネル ギーの割 合 は40%に 達す る. 靱性値[KIC]Yは[KIC]γ とほぼ等 しく, 大 きな塑性変形 をともなう黒鉛材特有の破 壊挙 動が[KIC]Y値 にも強 く反映 している. き裂進展 にと もなう[KIC]Yの 変化 は, き裂長 さa/Wが0.7~0.8付 近か らその増加 に伴 って急激 な減少を示 し, き裂進展 に対 する自由表面の強 い影響 と, き裂先端に大きなプロセスゾーンが存在 する ことが示 唆された. (1985年7月29日 受付)