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非結晶性高分子材料の降伏に関する新発見とその応用

フォーマット:
論文
責任表示:
北川, 正義 ; Kitagawa, Masayoshi
言語:
日本語
出版情報:
金沢大学自然科学研究科, 2006-03
著者名:
掲載情報:
平成17(2005)年度 科学研究費補助金 基盤研究(C) 研究成果報告書 = 2005 Fiscal Year Final Research Report Summary
巻:
2004-2005
開始ページ:
2p.
バージョン:
author
概要:
非結晶性高分子材料のせん断試験において,納入(AR : As-Recieved)材と焼き入れ(Q : Quenched)材との降伏モードが大いに異なることを発見した.AR材では,すべり線の発生,せん断帯の発生・成長によって降伏が起きる強せん断帯型であるのに対し,Q材では,すべり線やせん断帯の発生は認められず,薄ぼんやりした塑性域の発生によって降伏が始まる弱せん断帯型となる.さらに応力-ひずみ曲線においても,強せん断帯型では降伏後の加工軟化は急激であるのに比べ,弱せん断帯型の軟 化程度は小さくなる.このような降伏モードの違いを調べることは,高分子材料の降伏機構の解明につながると考え,本実験を企画し,以下のことを示した.非結晶性高分子材料として,PC,PVCおよびPETを用いて,ARおよびQ材のa.せん断試験における降伏過程の観察,b.ひずみ速度,温度の影響,c.Q処理によって生じる残留応力の影響,d.有機溶剤の拡散,e.動的粘弾性測定,f.熱分析,g.比重測定などの実験を行った.その結果1.降伏モードの違いは残留応力が原因ではない,2.d,e,gの実験より,Q処理によって生じる材料内の空隙の増加が,損失正接の増加すなわち粘性係数の減少,分子鎖の動き易さを可能とし,降伏モードの違いをもたらす可能性が強いことを示した.さらにき裂先端にできる塑性域を進むき裂成長についても実験した.その結果1.き裂先端には,降伏モードの違う塑性域が発生するが,塑性域長さはDugdale式に従う,2.き裂成長速度vs応力拡大係数範囲関係は,ARおよびQ材であまり違わない,3.破面に現れるストライエーション形状は,AR材とQ材とでは大いに異なることを示した.<br />It was pointed out previously that yield mode was very different between as-received (AR) and quenched (Q) amorphous polymers in a constant strain rate shear test. In AR samples, the yielding occurs by the initiation of slip lines and the nucleation and growth of shear bands (Intense shear band type). On the other hands, in Q samples, the yielding starts at the sudden initiation of vague plastic zone without slip lines and shear bands (Week shear band type). The stress-strain curves of both type of yielding are different. In order to investigate this difference of yield mode, these experiments such as observation of yield process, measurement of residual stress, effect of temperature and strain rate etc.have been performed using amorphous polymers PC,PVC and PET. It was shown that 1. the difference of the yield mode is not caused by the existence of residual stress, 2. the free volume increase resulted from quenching make polymer chains mobile easily leading to the yield mode difference. Furthermore, fatigue crack growth tests were executed using the AR and Q samples. It was shown that 1. the length of the plastic zone forming in front of the crack tip is coincident with the Dugdale equation in both AR and Q samples, 2. fatigue crack growth rates are nearly the same for both samples and 3.the shape of striation peculiar to fatigue crack growth is very different between both samples.<br />研究課題/領域番号:16560064, 研究期間(年度):2004-2005 続きを見る
URL:
http://hdl.handle.net/2297/00049338
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北川, 正義, 石田, 真一, 柴垣, 憲吾, 山田, 良穂

日本材料学会 = The Society of Materials Science, Japan

山田, 良穂, 北川, 正義, 加納, 俊平, 宮本, 泰介, 辻, 直人

日本材料学会 = The Society of Materials Science, Japan

北川, 正義, Kitagawa, Masayoshi

金沢大学自然科学研究科

北川, 正義

金沢大学工学部 = Faculty of Technology Kanazawa University

北川, 正義(1942-)

[北川正義]

小島, 盛男

アグネ技術センター

北川, 正義, 山田, 良穂, 藤崎, 歩, 菅沼, 大輔

日本材料学会 = The Society of Materials Science, Japan

北川, 正義, Kitagawa, Masayoshi

金沢大学工学部

藤重, 昇永(1933-)

工業調査会