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破壊力学と疲労

疲労き裂の進展速度 da/dN を、応力拡大係数の範囲 ΔK に対して両対数で描いた曲線についての説明として正しいものはどれか。

  1. A中間の領域はパリス則 da/dN = C(ΔK)ᵐ の直線で、ΔK_th 未満ではき裂がほとんど進まない
  2. Bda/dN は ΔK によらず一定で、き裂の長さと材料の降伏応力だけで決まる
  3. CΔK が大きくなるほど直線の傾きが小さくなり、最大の応力拡大係数が K_IC に近づくと、き裂の進展は止まる
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正解：A. 中間の領域はパリス則 da/dN = C(ΔK)ᵐ の直線で、ΔK_th 未満ではき裂がほとんど進まない

この曲線はふつう3つの領域に分かれます。ΔK が下限界値 ΔK_th に近い低い領域では進展速度が急に小さくなり、ΔK_th より下ではき裂は実質的に進みません。中間の領域は両対数で直線になり、パリス則 da/dN = C(ΔK)ᵐ で表せます。指数 m は金属でおよそ2〜4です。最大の応力拡大係数 K_max が破壊靭性 K_IC に近づく高い領域では、速度が急に増えて不安定破壊に至るので、進展が止まるという説明は逆です。ΔK = YΔσ√(πa) は応力範囲とき裂長さの両方で決まるので、速度がき裂長さだけで決まるわけではありません。

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