H29年度 材料強度学特論   Advanced Course of Deformation and Fracture of Engineering Materials

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開講元
材料コース
担当教員名
安田 公一  多々見 純一  田中 諭 
授業形態
講義
曜日・時限(講義室)
月7-8(S7-201)  木7-8(S7-201)  
クラス
-
科目コード
MAT.C501
単位数
2
開講年度
H29年度
開講クォーター
3Q
シラバス更新日
H29年9月11日
講義資料更新日
H29年9月22日
使用言語
日本語
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講義の概要とねらい

構造用材料が実社会で使われるためには,その強度信頼性を確保することは必須です。すなわち,一定の荷重や応力を与えたときに,その材料がどの程度変形するのか,あるいは,破壊しないかどうかを予め予測し,長期間の使用に対して問題なく使えることを保証するということです.このためには,金属,ポリマー,セラミックスとその複合材料の変形や破壊に共通する現象を一般化して理解するとともに,各材料で個別に起こる特殊な現象を,そのメカニズムから理解することが必要です.この総合と分析をいう相反する複眼的な見方で考えることができるようになるための各種の構造用材料学上のテーマを,わかりやすい順番で,この講義では解説します.また,この中で,金属,ポリマー,セラミックスの概論,特に,セラミックスについては成形と焼結というプロセスについても講義します.

到達目標

【到達目標】 本講義を履修することによって,金属,ポリマー,セラミックスとその複合材料における変形と破壊現象について一般化して考えることができるようになることを到達目標とします。この一般化に加えて,個々の材料で起こる特殊な現象が発生する力学的条件についても理解を深め,また,それを数学的に表現する方法についても学習し,これらの考え方や手法を材料工学で応用できるようになることも目標とします。
【テーマ】 本講義では,実社会で使われている各種の構造用材料の力学的応答を理解するための弾性,転位論,金属材料各論,金属の強化メカニズム,ポリマーの粘弾性論,ポリマー材料各論,セラミックス材料各論,成形とアルミナセラミックス,焼結と窒化ケイ素セラミックス,破壊力学,破壊統計,セラミックスの高靱化メカニズムの考え方を理解し,その材料工学に応用するための基礎を築くことを目的とします。

キーワード

弾性,金属材料,転位,粒界,金属の強化メカニズム,ポリマー材料,粘弾性,応力緩和,クリープ,内部摩擦,セラミックス材料,複合材料,破壊力学.応力拡大係数,エネルギー解放率,破壊靱性,プロセスゾーン,セラミックスの高靱化メカニズム,破壊統計,ワイブル分布,熱応力,熱衝撃破壊,

学生が身につける力

国際的教養力 コミュニケーション力 専門力 課題設定力 実践力または解決力
-

授業の進め方

受講生は講義の前に講義資料をダウンロードして,事前に予習をしてくること
担当教員,各回の講義の重要なポイントを解説する
担当教員は,論点を提示する.
担当教員に指名された学生は,論点について自分の考えを述べる
担当教員は,いくつかの意見を総括する

授業計画・課題

  授業計画 課題
第1回 弾性,弾性スティフネステンソル,エネルギー弾性,エントロピー弾性 弾性スティフネステンソルについて解説する
第2回 金属転位論,刃状転位,らせん転位,混合転位,滑り運動,上昇運動,フランク・リード源 転位の構造と運動について解説する
第3回 金属の結晶粒界,傾角粒界,ねじり粒界,対応格子粒界,金属材料各論 金属の結晶粒界について解説する
第4回 金属の強化メカニズム,加工硬化,固溶強化,析出強化,分散強化,繊維強化,複合材料 金属の強化メカニズムについて解説する
第5回 粘弾性,マックスウェルモデル,フォークトモデル,応力緩和,クリープ,積分則 ポリマーの粘弾性について解説する
第6回 擬弾性,内部摩耗,ポリマー材料各論 擬弾性,内部摩擦について解説する
第7回 セラミックス概論,アルミナ,ジルコニア,窒化ケイ素,炭化ケイ素,C/C複合材料 代表的なセラミックスについて解説する
第8回 アルミナセラミックスと成型プロセス アルミナセラミックスと成型プロセスについて解説する
第9回 窒化ケイ素セラミックスと焼結プロセス 窒化ケイ素セラミックスと焼結プロセスについて解説する
第10回 破壊力学,応力拡大係数,臨界応力拡大係数,強度と欠陥寸法,プロセスゾーン 破壊の応力論について解説する
第11回 破壊力学,エネルギー解放率,臨界エネルギー解放率,KIとGIの関係 破壊のエネルギー論について解説する
第12回 セラミックスの高靱化メカニズム,弾性不均質性,熱膨張不均質性,亀裂の湾曲と偏向 セラミックスの基本的な高靱化メカニズムについて解説する
第13回 セラミックスの高靱化メカニズム,応力誘起相変態強化,マイクロクラック強化,弾性架橋,繊維の引き抜き セラミックスの特殊な高靱化メカニズムについて解説する
第14回 破壊統計,ワイブル分布,最弱欠陥.最弱リンク説,ワイブルプロット,最尤法 破壊統計について解説する
第15回 熱応力・熱衝撃破壊,定常熱応力,非定常熱応力,悲連成準静的理論,熱衝撃破壊理論 熱応力と熱衝撃について解説する

教科書

特になし

参考書、講義資料等

特になし

成績評価の基準及び方法

構造材料の変形と破壊の考え方,室温から高温までの強度信頼性解析法及びそれらの応用に関する理解度を評価する。数回のレポート(100%)で成績を評価する。

関連する科目

  • LAS.P101 : 力学基礎1
  • LAS.P102 : 力学基礎2
  • MAT.A202 : 材料力学概論F
  • MAT.C308 : 連続体力学

履修の条件(知識・技能・履修済科目等)

必須ではないが,関連する科目を履修していることが望ましい

連絡先(メール、電話番号)

kyasuda@ceram.titech.ac.jp

オフィスアワー

事前にe-mailで日程の調整をしてください

その他

講義は,学生が自ら頭脳を駆使して,知性を磨くための時間となるようにしています

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