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金属材料の強度特性と破面観察・解析の手法 |
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1節 | 疲労破面の特徴とその見方 |
1. | はじめに |
2. | 観察方法 |
3. | 疲労破面の特徴(マクロ観察) |
4. | 疲労破面の特徴(ミクロ観察) |
5. | その他に関連する破面 |
6. | ボルトの疲労破壊 |
2節 | 破面のマクロ観察と解析 |
1. | はじめに |
2. | マクロ観察での破損原因推定 |
2.1 | 疲労破壊 |
2.2 | 応力腐食割れ |
2.3 | 延性破壊 |
2.4 脆性破壊 |
2.5 | 水素脆性(遅れ破壊) |
3. | マクロ観察でのき裂進展方向および起点位置の推定 |
3.1 | ビーチマーク |
3.2 | ステップ(ラチェット模様) |
3.3 | 放射状模様 |
3.4 | 最終破断部 |
3.5 | 負荷状況の推定 |
4. | 破面マクロ観察の例 |
4.1 | 応用集中部で破断した回転軸の破面観察 |
4.2 | ステンレス配管溶接部近傍に生じたき裂 |
4.3 | 締結後に破断が確認されたボルト |
3節 | ミクロ観察と破面解析 |
1. | ミクロ観察とは |
2. | ミクロ観察に必要な機器と特徴 |
2.1 | 走査型電子顕微鏡(SEM) |
2.2 | 共焦点型レーザー顕微鏡(LSM) |
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2.3 | SEMとLSMの長所と短所 |
3. | ミクロ観察の代表的な例 |
3.1 | 非時間依存型破壊(静的・準静的破壊) |
3.2 | 時間依存型破壊 |
4節 | 事故事例と破面解析事例 |
1. | 日航ジャンボ旅客機隔壁の破損 |
1.1 | 事故状況 |
1.2 | 原因究明 |
1.3 | 対策技術 |
2. | 半導体パッケージのはく離、レジン割れ |
2.1 | 接着界面損傷の事例 |
2.2 | 接着端応力特異場パラメータによるはく離発生評価 |
2.3 | はく離端応力特異場パラメータによるはく離進展評価 |
2.4 | 応力特異場パラメータによるレジン割れ発生評価 |
2.5 | 破壊力学パラ、エータによるレジン割れ進展評価 |
2.6 | まとめ |
3. | H-UとケットLE-7エンジン水素ターボポンプ |
3.1 | 事故状況 |
3.2 | 原因究明(基礎技術、流体振動) |
3.3 | 対策技術(基礎技術、流体振動) |
4. | タービン発電機ロータのフレッティング疲労 |
4.1 | 事故状況 |
4.2 | 原因究明 |
4.3 | 対策技術 |
5. | 蒸気タービン長翼取付のフレッティング疲労 |
5.1 | 事故状況 |
5.2 | 原因究明 |
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ガラスの強度特性と破面観察・解析の手法 |
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1節 | ガラスの破壊特性とフラクトグラフィ |
1. | はじめに |
2. | 脆性と延性 |
3. | 応力と応力集中 |
4. | 応力拡大係数 |
5. | 破壊靭性値 |
6. | ガラスの疲労 |
7. | ガラスのフラクトグラフィの歴史 |
8. | 超音波フラクトグラフィ |
9. | 押し込み誘起クラック |
10. | おわりに |
2節 | ガラス製品の破面調査と破損事例について |
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1. | 独立行政法人製品評価技術基盤機構の事故情報収集制度について |
2. | 破損事故調査の手順 |
2.1 | 使用機器等 |
2.2 | 事故状況の把握と破片の回収 |
2.3 | 破損品の復元と起点探索 |
2.4 | ガラスの破損原因の推定について |
3. | 事故調査事例 |
3.1 | ソーダ石灰ガラスが使用されている製品での事故事例 |
3.2 | 強化ガラスが使用されている製品での事故事例 |
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セラミックスの強度特性とフラクトグラフィー |
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1. | はじめに |
1.1 | セラミックスの特性と結合様式 |
1.2 | セラミックスの結晶構造 |
1.3 | セラミックスと岩石の関係 |
2. | 自然界に於ける岩石の破面 |
2.1 | 岩石の破面 |
2.2 | 岩石の磨耗面と圧縮破面 |
2.3 | 破壊の制御による石器の製造 |
3. | セラミックスの強度特性と破壊形態 |
3.1 | 応力状態による巨視的破壊形態の相違 |
3.2 | 引張り強さの破壊力学モデル |
3.3 | 圧縮強さの破壊力学モデル |
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3.4 | 圧縮強さと引張り強さの関係 |
4. | セラミックスの破面の特徴 |
5. | フラクトグラフィーの破壊統計への応用 |
5.1 | 破壊源の同定と破壊源関連情報 |
5.2 | 破壊原因の種類数と強度分布の理論式(1変数分布関数) |
5.3 | 破壊応力と破壊位置を確率変数に持つ分布関数(2変数分布関数) |
6. | 亀裂進展の制御とフラクトグラフィー |
6.1 | 側圧切断における軸応力の効果 |
7. | おわりに |
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高分子材料(プラスチック)の強度特性と破面観察・解析の手法 |
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1節 | プラスチックの強度特性と破面観察・解析手法 |
1. | プラスチックの強度 |
2. | プラスチックの強度の概念 |
2.1 | 静的強度 |
2.2 | 長時間強度 |
2.3 | 耐熱強度 |
2.4 | 耐衝撃強度 |
2.5 | 疲労強度 |
2.6 | 化学的雰囲気下における強度 |
2.7 | 環境劣化による強度 |
3. | 強度を向上させる分子構造 |
3.1 | 塑性変形が起こり難い分子間鎖の構造 |
3.2 | 強度の向上には分子量を大きくする |
3.3 | ポリマー分子を結晶化させる |
3.4 | ポリマー分子を引き伸ばす |
4. | 強度に及ぼす添加剤の影響 |
5. | プラスチックの破壊 |
5.1 | クレーズとクラック |
5.2 | 延性破壊とぜい性破壊 |
5.3 | ストレスクラックとソルベントクラック |
5.4 | 破壊のモードについて |
5.5 | 破壊のプロセス |
6. | プラスチックの強度特性を知ろう |
6.1 | 引張り特性 |
6.2 | 曲げ特性 |
6.3 | 衝撃特性 |
6.4 | 疲労強度特性 |
6.5 | 応力緩和、クリープ強度特性 |
7. | プラスチックの劣化現象を知ろう |
7.1 | 成形加工時の劣化 |
7.2 | 熱劣化 |
7.3 | 加水分解による劣化 |
7.4 | 紫外線劣化 |
7.5 | 微生物による劣化 |
7.6 | 放射線劣化 |
7.7 | 薬品による劣化 |
8. | プラスチックの破面解析とその手法 |
8.1 | 破損解析の目的 |
8.2 | 破損解析の手法 |
8.3 | 破面解析によって何が解るか |
8.4 | 破面観察における基礎事項 |
8.5 | 破面観察に用いる機器 |
9. | マクロ的な破断面模様と見方 |
10. | 破断面の観察手順 |
11. | ミクロ的な破断面の模様 |
2節 | 高分子材料の疲労破壊メカニズムと破面解析 |
1. | 緒言 |
2. | 疲労強度とS-N曲線 |
3. | 疲労き裂の発生と初期の進展 |
4. | 巨視的疲労き裂の進展 |
5. | 結言 |
3節 | 結晶性プラスチックの破面観察・破損解析 |
1. | はじめに |
2. | 破面解析の手順 |
2.1 | 不良状況の把握 |
2.2 | 破面解析の方法 |
3. | ポリアセタール樹脂「ジュラコンRPOM」の標準破面 |
3.1 | 脆性破面 |
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3.2 | 静的な力による延性破面 |
3.3 | 疲労破面 |
3.4 | クリープ破面 |
3.5 | 腐食劣化破面 |
3.6 | 非強化PBT樹脂の破面形態 |
4. | 強化系樹脂の解析手法 |
5. | 破損および対策事例 |
5.1 | シャープコーナーが原因になる破壊 |
5.2 | ウエルドライン上の異物混入による密着不良部からの破壊 |
5.3 | 層分離部からの破壊 |
5.4 | 疲労破壊の対策 |
5.5 | インサートギアのクリープ破壊 |
6. | おわりに |
4節 | プラスチック成形品の破面観察法とクラック対策 |
1. | プラスチック成形品の破断面解析の意義 |
1.1 | トラブル原因の特定 |
1.2 | 特定困難な場合 |
1.3 | でも対策は立つ |
2. | プラスチック成形品の破断面の観察方法 |
2.1 | 拡大鏡 |
2.2 | 光学顕微鏡 |
2.3 | 電子顕微鏡 |
3. | プラスチック成形品のクラックの種類 |
3.1 | シャープコーナーのクラック |
3.2 | ゲートクラック |
3.3 | 抜け不良クラック |
3.4 | 単純応力クラック |
3.5 | 残留応力クラック |
3.6 | 環境応力クラック |
3.7 | 熱応力クラック |
3.8 | 熱劣化クラック |
3.9 | 成形材料過熱のクラック |
3.10 | 再生材料使用のクラック |
3.11 | 低温脆性によるクラック |
3.12 | 耐候性不足によるクラック |
3.13 | ウェルドラインのクラック |
3.14 | バブルによるクラック |
3.15 | 異物によるクラック |
3.16 | ガラス繊維の抜けによるクラック |
5節 | プラスチック成形品の破損トラブルと原因解析 |
1. | はじめに |
2. | 汎用プラスチック |
2.1 | ポリエチレン |
2.2 | ポリプロピレン(PP) |
2.3 | ポリスチレン |
2.4 | ポリ塩化ビニル |
2.5 | ABS樹脂 |
2.6 | ピロメチルメタクリレート |
3. | 汎用エンジニアリングプラスチック |
3.1 | ポリアミド |
3.2 | ポリアセタール |
3.3 | ポリカーボネート |
3.4 | ポリブチレンテレフタレート |
3.5 | 変性ポリフェニレンエーテル |
4. | スーパーエンジニアリングプラスチック |
4.1 | ポリフェニレンスルフィド |
4.2 | ポリテトラフルオロエチレン |
5. | おわりに |
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付録 ソルベントクラックのジグとデモ |
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