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異材接合体の界面破壊強度評価

目的

拡散接合により異種材料を接合した構造部材についてMode I(き裂開口モード) およびMode II(き裂面せん断モード)の複合荷重条件下での脆性破壊条件を明らかにし、安全設計基準を確立することを目的とした。

方法

・マルテンサイト系ステンレス鋼をろう材を用いて拡散接合法により接合した。
・接合界面に種々の寸法の初期人工欠陥を設け、界面に対して種々の方向から荷重を加え破壊試験を行った。
・FEM解析により欠陥先端の応力拡大係数KI, KIIを求めた。
・破壊条件をKI, KIIマップ上にプロットし、安全性評価となる条件式を導出した。

試験装置・ソフト

・破壊試験:油圧サーボ疲労試験機
・FEM解析:ABAQUS

結果

{KI2+KII2}1/2=constにより安全側(破壊しない側)の界面破壊防止設計ができることがわかった。従って今後はKIモードの破壊靭性試験を行ってconst値を求め、数値解析により求めた実機の応力拡大係数成分に対して上記のクライテリアを適用することにより安全性を評価できる。

お客様の成果

実機での3次元応力解析と提案した破壊条件式を活用することにより実機の安全性が確認された。

イメージ ※クリックすると拡大します。

  • 異材接合体試験片の破壊試験と応力拡大係数の解析
  • 異材接合体の破壊基準

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