材料強度学基礎(大学院連携科目)

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本講義では, 実際の機器・構造物における破損や破壊の原因となるき裂に焦点を絞り, その力学的取扱いである破壊力学と疲労強度学の基礎について解説を行う. 内容としては, 破壊力学として応力拡大係数, 小規模降伏, J積分を取り上げ, さらに疲労強度学として, 疲労強度, 疲労き裂進展を取り上げる. 以上の講義を通じて, き裂が存在する場合の材料強度の基本的な考え方と強度の計算方法, 疲労の基本的な考え方を理解することを目標とする.

材料力学および演習, 微分積分学第一, 第二, 物理学概論第一, 第二

なし.

教科書の指定はない.
参考書:材料強度学:田中啓介著(丸善), 線形破壊力学入門:岡村弘之(培風館)

本講義は, (Cc)日本語で説明を行い, 日本語の資料を配布します.
授業の概要
(1)固体の理想的な強度と実際の強度の比較, (2)Griffithの理論によるき裂材の強度を学び, 次に機器・構造物の設計に必要な(3)線形破壊力学に基づくき裂材の強度計算法や破壊じん性の考え方, (4)弾塑性破壊力学に基づくき裂材の強度計算, (5)疲労強度や疲労き裂進展の基本, (6)高温環境下におけるクリープ破壊, 高温破壊, (7)応力腐食割れ, 腐食疲労, (8)材料強度の確率的性質, について学ぶ.
第1回:序論:破壊現象の種類, 破壊研究の歴史, 静的強度の理論展開
第2回:固体の理想的強度と実際の強度 :破壊形態の分類, 固体の理想的破壊強度
第3回:Griffithの理論とその拡張理論 :Griffithの理論, Griffith-Orowan-Irwinの理論
第4回:線形破壊力学:応力集中, 応力拡大係数, モードI,II,IIIの場合のき裂先端近傍の応力と変位
第5回:線形破壊力学:応力拡大係数とエネルギー開放率の関係, 小規模降伏
第6回:線形破壊力学:破壊じん性, 平面ひずみ破壊じん性
第7回:弾塑性破壊力学:J積分, J積分の特徴, J積分の求め方, JICクライテリオン
第8回:疲労強度:疲労破壊の様相, S-N線図, 疲労限度
第9回:疲労強度:疲労強度に及ぼす諸因子の影響, 疲労き裂進展
第10回:疲労強度:疲労機構
第11回:疲労強度:変動振幅応力下の疲労, 低サイクル疲労
第12回:高温強度:クリープ変形及びクリープ破壊, 高温疲労
第13回:高温強度:高温におけるき裂進展, 環境強度:材料強度に及ぼす環境効果, 腐食の電気化学機構
第14回:環境強度:応力腐食割れ, 腐食疲労
第15回:強度と破壊の確率的性質:欠陥から導かれる強度分布, 材料強度のばらつき

毎週の講義内容を復習し理解を深めておくこと.

(a)成績評価方法:レポートの成績で評価します.
・課題配布予定日:7月29日(水)正午
・課題提出締切予定日:8月21日(金)(一般学生)
・課題提出締切予定日:8月19日(水)(9月修了予定学生)
・全講義回数の2/3以上の出席が原則必要となります.
・全ての演習課題の提出が必要となります.

なお, 病気・ケガなどによるやむ得ない理由による欠席は考慮するのでE-mail(matsu@mce.uec.ac.jp)で申し出ること.
(b)評価基準:以下の到達レベルをもって合格の最低基準とする.
き裂が存在する場合の材料強度の基本的な考え方と強度の計算方法を理解していること.

適宜ご相談に応じますが、E-mailなどで事前にアポイントを取って下さい.

近年, 原子力発電所, 鉄道, 航空機をはじめとして多くの機器・構造物で, 事故が発生しています. その事故原因は, 疲労等によって発生したき裂が主因となっている場合が多く, き裂がある場合の材料強度が非常に重要となります. 本講義では, このき裂が存在する場合の材料強度や疲労強度の基本を理解することを目的としていますので, 学生諸君も真剣に講義に取り組んでください.

特になし.