第
章 破壊力学の応用
鋼構造物
疲労 ぜい性破壊
き裂，き裂状の欠陥
き裂先端近傍の応力場 破壊力学
図
下フランジに発生する
疲労き裂
き裂先端の応力と応力拡大係数
切欠きの先端半径
き裂
無負荷状態
き裂の上下の表面間の距離
図
き裂の力学的な定義
無限板中の長さの貫通き裂
十分離れた所で一様な応力が作用
図 無限板中の貫通き裂
き裂先端からの距離， 無限遠での一様応力 き裂先端
き裂から十分離れた点
級数展開
き裂近傍
応力拡大係数
き裂から十分離れた位置での応力とき裂寸法 によって決まるパラメータ
図 き裂先端付近の局所座標系と応力成分
破壊力学 線形弾性力学の応用
き裂先端近傍の変形
変形成分 変形 応力拡大係数 モード 開口形
モード 面内せん断形 モード 面外せん断形
平面ひずみ
平面応力
図 き裂のモード
図 力学的に等価なき裂
応力拡大係数の近似的な求め方
補正係数
図 応力拡大係数の近似的な求め方
き裂の不安定拡大と破壊制御
き裂先端
外力作用
最大応力 基準強度
破壊基準 応力拡大係数 限界値
破壊じん性値 図 破壊力学パラメータ を用いた評価
図 内部き裂と表面き裂の強度差
図 相似形の部材に対する破壊力学的考察
図 破壊じん性値試験用コンパクト試験片
図 破壊じん性値に対するひずみ速度と温度の影響
演習問題
応力拡大係数 値の定義とその性質について説明せよ．
《解答》
き裂先端での応力は次式で表される．
この式の を応力拡大係数という．
き裂から十分離れた位置での応力とき裂寸法によって決まるパラメータ．
応力集中係数と応力拡大係数について説明せよ．
《解答》
応力集中係数
応力集中の程度を表すために，切欠き部に生ずる最大応力と公称応力との比
応力拡大係数
き裂先端の応力を表すもので，き裂から十分離れた位置での応力とき裂寸法によっ て決まるパラメータ．
無限遠方で，き裂直角方向の垂直応力を作用させたとき，全長のき裂を有する板が ぜい性的に破壊した．いま，同一材料からつくられた下図に示すような枚の板がある．，
，の各板の破壊が生じるときの応力それぞれ， とするを無限板にのき 裂が存在するときの応力と比較せよ．
単位
き裂 き裂 き裂
この問題の意図は，，，のうちどれが最も壊れやすいかを答えるものである．
《解答》
，，の板が破壊するときの応力を，それぞれ，，，とする．
およびの場合 表のの第式を用いる．
を用いる．
の場合
の場合
の場合 表のの式を用いる．
破壊じん性値がなので，
各板の破壊じん性値がに達したとき，すなわち， のとき，各板は破壊する．
の板が破壊するには
∴
の試験片は無限板に全長ののき裂がある場合の破壊応力の の応力で破壊する．
の板が破壊するには
∴
の試験片は無限板に全長ののき裂がある場合の破壊応力の の応力で破壊する．
の板が破壊するには
∴
の試験片は無限板に全長ののき裂がある場合の破壊応力の の応力で破壊する．
