1 構造物の破損 1 |
1.1 機械構造物の破損 1 |
1.2 弾性破損の法則 2 |
1.3 材料の破壊形態 2 |
1.4 フラクトグラフィ 6 |
1.5 破壊事故 9 |
1.6 機械構造物の設計 10 |
演習問題1 19 |
Column1.1 弾性破損の法則 4 |
Column1.2 引張試験 8 |
Column1.3 橋梁の破壊事故 10 |
Column1.4 船舶のぜい性破壊事故 12 |
Column1.5 航空機の疲労破壊事故 14 |
Column1.6 原子力発電プラントの破損事故 16 |
Column1.7 鉄道の脱線事故 18 |
Column1.8 応力集中と破損事故 18 |
2 材料の強度 21 |
2.1 理論へき開強度 21 |
2.2 理論せん断強度 24 |
2.3 へき開面とすべり面 26 |
2.4 材料の延性とぜい性 26 |
2.5 材料の強度支配因子 28 |
演習問題2 31 |
Column2.1 結晶格子とミラー指数 23 |
Column2.2 固体の理論へき開強度 27 |
Column2.3 へき開面 29 |
Column2.4 理論せん断強度 29 |
Column2.5 金箔 30 |
Column2.6 すべり面とすべり方向 30 |
Column2.7 残留応力による材料の強化 31 |
3 結晶固体の塑性変形 33 |
3.1 結晶中の欠陥 33 |
3.2 転位とすべり変形 36 |
3.3 転位の力学 38 |
3.4 転位に働く力 44 |
3.5 転位の増殖 48 |
3.6 交差すべりと上昇運動 50 |
3.7 転位と点欠陥との相互作用 50 |
演習問題3 53 |
Column3.1 転位に似た欠陥の移動による前進運動 36 |
Column3.2 転位の直接観察Ⅰ 37 |
Column3.3 転位の直接観察Ⅱ 39 |
Column3.4 転位の直接観察Ⅲ 41 |
Column3.5 結晶成長で観察されるらせん転位に起因する成長らせん 41 |
Column3.6 転位のバーガースベクトルの符号 42 |
Column3.7 転位の移動 46 |
Column3.8 転位同士の相互作用 47 |
Column3.9 転位の結晶学 49 |
Column3.10 転位の交差すべりと上昇運動 51 |
Column3.11 すべり以外の変形機構 52 |
4 材料の強化機構 55 |
4.1 単結晶の塑性変形 55 |
4.2 多結晶の塑性変形 56 |
4.3 材料の強化機構 58 |
4.4 ひずみ硬化と回復 60 |
演習問題4 66 |
Column4.1 降伏現象 59 |
Column4.2 炭素鋼の降伏現象 61 |
Column4.3 多結晶の塑性変形におけるテーラー因子 62 |
Column4.4 転位の堆積による応力集中 63 |
Column4.5 ナノ結晶はホール・ペッチ関係に従うか 65 |
5 き裂進展におけるエネルギ平衡 67 |
5.1 グリフィスの理論 67 |
5.2 オロワンとアーウィンによる展開 70 |
5.3 エネルギ解放率のコンプライアンス法による導出 74 |
演習問題5 79 |
Column5.1 グリフィスのガラスの破壊に対する実験 69 |
Column5.2 グリフィスき裂 71 |
Column5.3 エネルギ条件はき裂進展に対して十分条件であるか? 73 |
Column5.4 オロワンのX線による破面観察 75 |
Column5.5 オロワンとアーウィンの考え方の違い 77 |
Column5.6 双片持ちはりのエネルギ解放率をはりの曲げ公式を用いて求める 78 |
6 き裂の弾性応力場と応力拡大係数 81 |
6.1 き裂の変形の三つの基本モード 81 |
6.2 き裂近傍の弾性応力場 82 |
6.3 応力拡大係数 86 |
6.4 応力拡大係数とエネルギ解放率との関係 92 |
演習問題6 97 |
Column6.1 無限板中の孤立き裂の応力分布 85 |
Column6.2 円柱座標でのき裂先端の応力分布 88 |
Column6.3 応力拡大係数の例 89 |
Column6.4 重ね合わせによる応力拡大係数の算出 90 |
Column6.5 集中力を受けるき裂平板の応力拡大係数 94 |
Column6.6 モードⅡおよびモードⅢの応力拡大係数 95 |
Column6.7 き裂の応力場と堆積転位の応力場の相似性 96 |
7 き裂先端の塑性変形 99 |
7.1 塑性域の広がりの評価 99 |
7.2 ダグデールモデル 102 |
7.3 塑性域の形状 106 |
7.4 平面応力と平面ひずみ 106 |
演習問題7 110 |
Column7.1 き裂先端塑性域内部での塑性拘束係数 101 |
Column7.2 モードⅠき裂先端近傍の塑性域の広がり 104 |
Column7.3 モードⅡき裂先端近傍の塑性域の広がり 108 |
Column7.4 モードⅢき裂先端近傍の塑性域の広がり 109 |
8 破壊じん性 111 |
8.1 破壊力学における相似則 111 |
8.2 平面ひずみ破壊じん性試験 114 |
8.3 き裂進展のエネルギ基準とき裂進展抵抗曲線 116 |
8.4 セラミックスの破壊じん性 120 |
8.5 長繊維強化プラスチック複合材料の破壊じん性 124 |
演習問題8 128 |
Column8.1 破壊じん性の標準試験法 112 |
Column8.2 破壊力学設計例 113 |
Column8.3 最終破壊のき裂長さを求める 118 |
Column8.4 双片持ちはりにおけるき裂の安定性 119 |
Column8.5 セラミックスの破壊じん性 121 |
Column8.6 セラミックスの保証試験 121 |
Column8.7 セラミックスの片側予き裂試験片による破壊じん性試験法 122 |
Column8.8 長繊維強化プラスチック積層板の積層と弾性特性 123 |
Column8.9 異方性材料の線形破壊力学 125 |
Column8.10 衝撃後の圧縮 127 |
Column8.11 複合材料のモードⅡ破壊じん性 127 |
9 ぜい性破壊と延性破壊 131 |
9.1 延性-ぜい性遷移 131 |
9.2 へき開破壊過程 131 |
9.3 延性破壊過程 134 |
9.4 破壊じん性 140 |
演習問題9 142 |
Column9.1 シャルピー衝撃試験 132 |
Column9.2 構造用炭素鋼のシャルピー衝撃試験結果 136 |
Column9.3 コットレルモデルによるへき開き裂の発生 137 |
Column9.4 ストローモデルによるへき開き裂の発生と進展 137 |
Column9.5 ディンプルの形状と応力条件 141 |
10 疲労強度 143 |
10.1 S-N曲線 143 |
10.2 金属疲労の微視的過程 144 |
10.3 疲労強度に及ぼす諸因子の影響 150 |
10.4 低サイクル疲労と熱疲労 154 |
10.5 疲労き裂進展速度と応力拡大係数の関係 158 |
10.6 疲労寿命評価 162 |
演習問題10 169 |
Column10.1 繰返し荷重と疲労 146 |
Column10.2 疲労過程でのすべり帯発生,き裂発生および破断 148 |
Column10.3 固執すべり帯の微視的様相 148 |
Column10.4 疲労破面の様相 152 |
Column10.5 ストライエーション形成機構 153 |
Column10.6 プラスチック,セラミックスなどの疲労の微視機構 155 |
Column10.7 疲労強度に及ぼす結晶粒径の影響 156 |
Column10.8 材料中のミクロ欠陥が疲労強度に及ぼす影響 157 |
Column10.9 疲労強度に対する影響因子 159 |
Column10.10 パリスの疲労き裂伝ぱに関する最初の論文 161 |
Column10.11 下限界応力拡大係数に及ぼす応力比の影響 164 |
Column10.12 疲労き裂の開閉口 165 |
Column10.13 疲労設計のプロセス 168 |
11 環境強度 171 |
11.1 応力腐食割れ 171 |
11.2 SCC寿命とSCCき裂進展速度 172 |
11.3 動的変動応力下のSCCと腐食疲労 178 |
演習問題11 181 |
Column11.1 応力腐食割れにおける材料と環境の組合わせ 174 |
Column11.2 応力腐食割れのフラクトグラフィ 176 |
Column11.3 応力腐食割れにおけるき裂進展寿命 177 |
Column11.4 応力腐食割れの防止 180 |
12 高温強度 183 |
12.1 クリープ変形 183 |
12.2 クリープ破断強度 184 |
12.3 クリープ破壊の機構 184 |
12.4 変動荷重下でのクリープおよび疲労との相互作用 189 |
演習問題12 192 |
Column12.1 応力リラクゼーション 185 |
Column12.2 ラルソン・ミラーパラメータ 186 |
Column12.3 変形機構線図と破壊機構線図 187 |
Column12.4 熱疲労 188 |
13 破壊制御設計 193 |
13.1 破壊に対する設計のフィロソフィ 193 |
13.2 最終破壊に対する設計 194 |
13.3 フェイルセイフ設計 198 |
13.4 欠陥の非破壊検査 202 |
演習問題13 204 |
Column13.1 航空機設計コンセプトの変遷 195 |
Column13.2 航空機設計コンセプト展開の契機となった事故例 196 |
Column13.3 破壊事故の調査 197 |
Column13.4 定期検査期間の設定 200 |
Column13.5 LBB設計 203 |
Column13.6 インテリジェント材料構造 203 |
14 非線形破壊力学 205 |
14.1 J積分 205 |
14.2 J積分の決定法 208 |
14.3 非線形破壊力学パラメータによる破壊じん性の評価 212 |
14.4 非線形破壊力学パラメータの疲労き裂伝ぱへの適用 214 |
14.5 非線形破壊力学パラメータのクリープでき裂伝ぱへの適用 220 |
演習問題14 226 |
Column14.1 降伏規模と非線形破壊力学 207 |
Column14.2 非線形破壊力学パラメータとしてのき裂先端開口変位 209 |
Column14.3 ゴム材料の引裂きエネルギ 211 |
Column14.4 多数試験片を用いたJ積分の評価 216 |
Column14.5 参照応力法によるJ積分の簡単評価 217 |
Column14.6 疲労き裂進展速度に及ぼす大規模降伏の影響 219 |
Column14.7 修正J積分の特性 224 |
Column14.8 2パラメータ法による破壊評価線図 225 |
付表 227 |
参考文献 229 |
演習問題の解答 235 |
索引 249 |