金属の破壊

質問

有限要素法を用いて金属の破壊を調べたいのですが、
内部の応力が、どのくらいになれば破壊とみなして良いのでしょうか？
金属の結晶が破壊する応力はどのくらいなのでしょうか？

回答No.2

First_Noel · ベストアンサー

実は破壊には諸説あって，
・最大主応力説（maximum principal stress theory）
・最大主ひずみ説（maximum principal strain theory
・最大せん断応力説（maximum shear stress theory）
・全ひずみエネルギー説（total strain energy theory）
・せん断ひずみエネルギー説（shearing strain energy theory）
・モール仮説（hypothesis of Mohr）
・内部摩擦説（internal friction theory）
等があります．
諸説の降伏・破壊条件は，材料力学や弾性力学の教科書に載っていると思います．
一例として，最大主応力説について，だと，
「ある点に生じる主応力σ１，σ２，σ３のいずれかが引張降伏点σｓ，
又は圧縮降伏点σｓ’に達すれば降伏し，
引張強さσｂ，又は圧縮強さσｃに達すれば破壊する，と主張されます．
即ち，σ１＞σ２＞σ３，とすれば，
降伏条件：σ１＝σｓ　又は　σ３＝σｓ’
破壊条件：σ１＝σｂ　又は　σ３＝σｃ
と表現されます．但し書きとして，この説はぜい性材料については
実験とよく一致するが，延性材料に対しては当てはまらないことが多い，
とあります．

お礼

ご回答ありがとうございます。

金属の破壊にはたくさんの説があるのですね。
参考になりました。
モデルにあっている説で、解析してみます。

ありがとうございました。

回答No.3

nika

調べたい金属の破壊モードを観察してください。
どのようなモードで破壊に至っていますか。
脆性破壊？（ガラスが割れるような破壊）
延性破壊？（金属が延びたあとがあるか）
疲労破壊？（クラックが進展したような跡があるか）
それによって、解析の見方が異なります。
一般的には、引っ張り応力σ１に着目していいと思います。
おそらく線形解析でしょうから、弾性限界を越えると破壊と見なしていいでしょう。
設計する場合は、これに安全率を掛けますから、もっと低い値で議論します。５０％とか３０％とか。

非線形解析ができるのであれば、金属の物性値を詳しく調べる必要があります。降伏点の歪みや応力、時間依存や温度依存など。

構造解析の場合は、金属の応力値以外にも、構造物そのものを評価することも必要です。アールRの取り方ひとつで
応力値も変わってきますし、断面構造でも変わるからです。

ちなみに金属結晶が破壊する応力は、確率分布で与えられる場合がおおいので、破断する値にも確率有言要素法を当てはめる必要があるかもしれません。

お礼

ご回答ありがとうございます。

弾性限界ですね。
参考になりました。

ありがとうございました。

回答No.1

Auravictrix

かじった程度で、バリバリの構造解析屋さんではないので一般論ですが、

最低限、組成変形したらもうだめだねということで弾性限とか耐力（0.2%耐力ということもある）で判定します。
しかし、これ以下の力でも繰返し力を加えると疲労破壊しますので、疲労限界や、想定する負荷の回数で破壊しない応力を基準にします。（アルミなどは疲労限界がないので回数で見るか安全率で見ることが多い）

後は必要に応じて安全率や設計余裕度を加味します。

そして、これがもっとも大事なのですが、FEMの計算結果が実物を反映しているかの検証が絶対に必要ですので忘れないように注意してください。

お礼

ご回答ありがとうございます。

なるほど、弾性限と耐力ですね。
参考になりました。

ありがとうございました。