き裂のソースを表示

{{Otheruses|材料工学的な欠陥|その他|クラック}}

[[File:Elliptical crack in infinite plate.png|thumb|図1]]

[[材料工学]]において'''き裂'''（きれつ、亀裂<ref>日本物理学会、日本建築学会、土木学会などは、「亀裂」表記を用いている。 {{Cite web|和書|url= http://dbr.nii.ac.jp/infolib/meta_pub/G0000120Sciterm |title=オンライン学術用語集検索ページ |work=[[学術用語集]] |accessdate=2015-12-01 |publisher= 文部科学省・国立情報学研究所}}</ref>、Crack）とは、材料に生じた[[欠陥]]で、その先端の局所的な領域で原子面の分離が生じた[[破壊]]の状態をいう。弾性論の観点からは、先端部の曲率半径が半径0である切り欠きとみなせる。[[破壊力学]]においては、原子面間隔を曲率半径の下限値として考察する。

き裂を有する材料に荷重を与えると、き裂の先端近傍には著しく高い[[応力集中]]が発生する。先端部は[[降伏 (物理)|降伏]]し[[塑性|塑性変形]]する。[[グリフィス理論]]によると、き裂に与えられる<!-- 単位長さのき裂進展当たりの -->エネルギー（[[エネルギー解放率]]）が、材料の[[靱性|破壊靱性]]を上回ると、き裂はその長さを伸ばしていく。これを'''き裂進展'''という。き裂進展が始まると、き裂は急速に成長していき、短時間のうちに材料を破壊する。

[[弾性|弾性体]]を仮定して、き裂周囲の理論的な応力分布を求めると先端に特異点が生じるため、き裂の[[応力集中係数]]は評価できない。代わりに[[塑性|塑性変形]]を考慮した[[応力拡大係数]]によって、その応力分布が特徴づけられる。この応力拡大係数を創出したのは{{仮リンク|ジョージ・ランキン・アーウィン|en|George Rankine Irwin}}であり、流体力学で萌芽した座標変換技術を応用し、簡潔なき裂の進展における式を提示した。

{{Indent|<math>K= \sigma \sqrt{\pi a} </math>}}

図1に示すように''σ''はその部材にかかる平均的応力であり、その応力方向に垂直に内包された長さ''a''のき裂がもつ駆動力である''K''（応力拡大係数）を示すことで、どのサイズの欠陥を検出すれば強度の安全性が守られるかが理論的に示される。

== 脚注 ==
{{Reflist}}

== 参考文献 ==
*{{Cite book|和書
|author=小林英男
|title=破壊力学
|edition=初版
|year=1993
|month=4
|publisher=共立出版
|isbn=4-320-08100-5
}}
*{{Cite book|和書
|author=村上敬宜
|title=応力集中の考え方
|edition=第2版
|year=2009
|month=2
|publisher=養賢堂
|isbn=978-4-8425-0374-5
}}

== 関連項目 ==
* [[破壊]]
* [[材料強度学]]
* [[破壊力学]]
* [[応力ひずみ線図]]
* [[塑性]]

{{tech-stub}}

{{DEFAULTSORT:きれつ}}
[[Category:材料工学]]
[[Category:劣化]]
[[Category:破壊力学]]
[[Category:材料の疲労]]