英文輪読第9回 6月24日
坂井
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'伊藤'訳
7.8.2 中心の破壊荷重
アウアーバックの法則を説明する試みでは、何人かの研究者が中心の破壊荷重と圧子半径との関係にたどり着くため、破壊荷重の散布の値を試料の表面欠陥の特性と関連付けました。
例えば、オーとフィニーが初めてガラス片の曲げ試験によってベイブルパラメータを決定しました。
圧子と取り巻く環状領域の破損の確率は減少しない応力場に基づいて計算されます。そして、欠陥の全確率を与えるために結合されます。
これらの結果から、与えられた圧子の大きさのための破壊荷重の期待値は、計算され、そして押し込み実験から得られた平均危険荷重と比較されました。
同様の種類の実験では、ハミルトンとラウソンは押し込み破壊を最もよく説明したベイブルパラメータを決定しました。
アルゴンは強度分布機能を決定しまし、固定された圧子半径における破壊荷重の変化について説明した。しかし、彼はベイブルの強度定数に関しては彼の結果を表現しませんでした。
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'高橋'訳
ここで平均荷重と中央破壊荷重の間に区別はないが、それは中央破壊荷重が正確に50%の破壊の確率に対応するということに注意されるべきである。
平均破壊荷重は、したがって図772でPr=50%に対する決定している荷重によって推測されるかも知れない。
図782で球とパンチ両方が描かれていると推定し、受信されたガラスの実験から決定されるとこれらと比較される。
その理論は、アウエルバッハ領域内で最小臨界荷重と圧子半径の間に直線関係があると推測するが、なぜこれが中央または平均破壊荷重に対してそうなるべきなのか特定の理由はない。
たしかに、もし直線関係が存在するならばそれはそのデータから得られるアウエルバッハ定数が固有の材料特性によって、というよりもむしろサンプルの欠陥統計によっておもに決定されるだろうと期待される。
計算または実験的な測定において、図782は直線関係が球とパンチ圧子両方に対する平均破壊荷重に対して表示されない。
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'広瀬'訳
円錐亀裂
亀裂経路
欠陥統計とグリフィスの平衡エネルギー基準の両方に関して、ヘルツの円錐亀裂の開始の原因にもなりうる明らかな達成にもかかわらず、この処理の重要な説明がされなかった異常性がある。その方法は主応力場の最大の引張主応力、(すなわち、sigma3応力曲線)に垂直であると仮定された亀裂経路に沿って応力拡大係数の計算に依存します。
しかしながら、多くの材料の中には、この計算された応力曲線によって描かれた経路と実際の亀裂の円錐の一部によって取られたそれ(経路?)との間には差異がある。
計算は以下を示す、ポアソン比が0.21のガラスのとき、円錐亀裂の角度は、σ3の曲線で与えられた方向に従うなら、試料表面に対する角度がおよそ33°であることを示す。
実際の角度はポアソン比に依存する。
しかしながら、実験証拠は通常、角度がはるかに浅くなる、いくつかの場合、最大10度まで
ローン、ウィルシャウ、ハートリィは、解析結果でこの差異を解決しようとしたが、失敗した。最近まで、誰もこの問題に関心を向けていなかった、おそらくヨフィーを除いて、彼は固体を通して進歩したので、実際の円錐亀裂の存在によって、答えは前から存在する応力場の変更にあると予測した。そして、ローンは高い圧力をかけられた亀裂先端における局部的な弾性特性の変化を提案した。
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'青柳'訳
亀裂経路は前に存在した応力場から予想されるという発想は、受け入れがたいように思われるが、それは亀裂が前の主な最大引っ張り応力σ1に垂直に進む限り正しい。何故なら、それはこの応力拡大係数Kが最大のとき、つまりエネルギー放出Gが最大のとき発生する経路だからだ。ヘルツ応力場では、この経路は主な最小応力σ3の曲線になる。近年、コーサーとコリンズは、ヘルツの円錐亀裂の曲線は、最大歪みエネルギー開放率の基準に基づいた追加成長が、σ3の応力曲線から予想されるより浅い角度で起こることを示すのに、数多くの手法を用いてきた。この数々の結果は実験的証拠と一致し、最大歪みエネルギーの放出経路は、純粋なモード1の荷重での結果でないと推測される。これはきわめて重要な結果であり、ヘルツの円錐亀裂の系だけでなく様々な亀裂の系も不均一な三軸応力場を含んでいる。しかしながら、亀裂経路は最大のGの経路を表すと知られているが、元の応力場の応力曲線との不一致の理由は、未だ説明されていない。恐らく、試料の自由表面の存在が、圧子と試料の接触摩擦の存在(5章の式で計算される弾性応力場を修正する)のように影響するのだろう(式7.6dのグリーンの関数は無限固体での埋め込み亀裂用である)。
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'福島'訳
7.9.2 亀裂の大きさ
一度円錐亀裂が開始すると、ひずみエネルギー開放率は開始が起こる特定の値c/aにおいて図7.71の適切な曲線に従います。これらの曲線の部分上昇は不安定な亀裂の成長を示していることに注意しなさい。一度曲線の端の落下は安定した亀裂の成長でG/2γが1に近づいているとき、亀裂は平行の長さと仮定するだろう。荷重の増加はこれらすべての曲線の上昇へ変わり、亀裂は新しい平行に達するまで安定した方法で広がります。実験と理論解析は圧子荷重Pが2/3の力を高くしたとして安定した円錐亀裂の半径が変わるということを示しています。
ここでポアソン比に依存して一定であり、Rは十分に形成された円錐亀裂の基本の半径である。ローザーはν=0.25のときD=2.75×10−3であると求めた。方程式7.9.1はローザーのスケーリング則でヘルツの円錐形の不完全な円錐形状内にひずみエネルギーが含まれた基本解析から得られます。
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'坂井'訳
8章
弾性・塑性押し込み応力場
8.1 緒言
5章、6章において、私たちは、圧子に対しての弾性固体の接触に関連した弾性応力場を考えてきた。押し込み応力場は考えられている圧子の種類に対しての求められている接触応力分布を与えるような一連の点加重に対しての応力場の重ね合わせによって解析的に得ることができるだろう。前の章で、私たちは圧子に関して他に大切な種類のものに焦点をあてているが、それは試料材料の塑性変形とともに起こるものである。脆性材料において、ビッカースダイヤモンドピラミッドのような先の鋭い圧子でもっとも一般的におきる。延性材料において、塑性変形は尖っていない圧子、球や円筒パンチのようなもの、を用いることによって容易に誘導できる。押し込み試験は、材料の硬さを測定する手段として日常的に使われるが、しかし、Vickers,Berkovic,Knoopダイヤモンド圧子は、固体の他の機械的性質、試料強さ、破壊じん性、内部残留応力のような性質を調べるために使われる。応力場解析、弾性・塑性接触に関連した、は試料材料の塑性変形の存在によって複雑である。その塑性的に変形した材料は前の弾性応力場を修正しまた、脆性材料において、亀裂の開始や成長はしばしば、圧子の負荷、除荷の両方において試料の内部で起こる。
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