破壊力学と疲労

疲労で破断した部品の破面に、肉眼で見える貝殻状の模様(ビーチマーク)と、電子顕微鏡で見える細かい縞(ストライエーション)があった。これらの説明として正しいものはどれか。

  1. Aどちらも荷重の1サイクルごとに1本ずつできるので、数えれば破断までの繰返し数がわかる
  2. Bストライエーションはほぼ1サイクルごとのき裂の前進を、ビーチマークは運転の停止などの履歴を表す
  3. Cどちらも最後に一気に壊れた最終破断部にでき、破壊の起点から最も遠い所に集まる
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正解:B. ストライエーションはほぼ1サイクルごとのき裂の前進を、ビーチマークは運転の停止などの履歴を表す

ストライエーションは、き裂先端が1サイクルごとに開いて鈍くなり、閉じて再び鋭くなる過程で残る縞で、その間隔はおおよそ1サイクルあたりのき裂の進展量 da/dN に対応します。間隔はµm以下と細かく、電子顕微鏡でないと見えません。ビーチマークは、運転の停止と再開、荷重の大きさの変化、腐食の進み方の違いなどで、き裂の前縁の位置が記録された模様で、1本の間に多数のサイクルを含みます。どちらも疲労き裂が少しずつ進んだ領域に現れ、模様の同心の中心が起点を示します。最終破断部は残りの断面が一気に壊れた部分で、延性破壊や脆性破壊の破面になります。

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