自己治癒セラミックス材料の損傷および自己治癒過程の有限要素解析

摘要

近年，自己治癒セラミックス材料は，新しい機能性材料として認められつつある．損傷／き裂の自己修復機能は，脆性セラミックスの信頼性低下を克服するための一つの革新的技術であるが，今後，機械／構造材料への適用に当たっては，損傷過程のみならず自己治癒過程をも包括的に検討し得る数値シミュレーション技術が不可欠になるであろう．そこで本研究では，自己治癒セラミックス材料の損傷および自己治癒過程を記述し得る構成式の定式化ならびに有限要素法への実装を試みる．構成式の定式化においては，損傷過程は破壊力学に基づく等方性損傷モデルを採用し，自己治癒過程は速度論に基づく発展則を新たに導入することで対応する．また，アルミナ／SiC複合材を対象に，数水準の温度条件および酸素分圧条件下での有限要素解析を実施し，実験結果との定性的な比較を通じてその妥当性を検証する．