接合界面上のき裂について

質問

異種材料接合界面上のき裂の解析をしています。解析結果をいまいち論理的に説明できないので質問させてください。接合界面上のき裂（貫通き裂です）に対して開口方向に引張荷重を負荷した解析を行ったところ、き裂前縁でき裂開口方向の応力が中央部から材料表面に近づくほど大きくなっていました、また材料表面の極近傍では応力が急激に減少していました。
　材料表面の極近傍でき裂開口方向の応力が急激に減少しているのは、材料表面側では周囲材料の拘束が無いので、応力状態が平面応力的になるからだと思います。理解出来ないのは、応力が中央部から材料表面に近づくほど大きくなっている事です。
１．材料表面側の接合界面端部は応力特異点ですので、特異点に近づいていくにつれて応力が大きくなったと考えるのは妥当でしょうか？
２．き裂が無い状態の接合材に引張を加えた場合、接合界面端部が特異点となり、中央から材料表面に近づくほど応力は大きくなると思います。き裂がある場合は、中央から材料表面に近づくほど応力が大きくなるのは同じだけど、材料表面では平面応力状態になるので、応力が小さくなっているとと考えるのは妥当でしょうか？
　非常に稚拙な質問だと思いますが、よろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359 · ベストアンサー

亀裂がある場合と、ない場合では別の
整理が必要と思います。
従って亀裂のある場合はsk2さんの考え方で
間違いないと私も思いますが
亀裂のない場合は、あくまでも表面付近に
最大応力は掛かってくるはずです。
その応力より外力が勝った場合、応力が開放状態となる
と同時に、亀裂とか剥離とか発生する（亀裂・剥離が先ですﾈ　たぶん）
ことのようです

お礼

回答ありがとうございます。すいませんが、まだよく分からない部分があるので質問させて下さい。mk1954さんのおっしゃるように、き裂の無い場合については、界面端部は変形形状不連続になりますので応力特異点になって、そこに最大応力が発生すると思います。しかし、接合界面上にき裂が有る場合はき裂前縁全体が応力特異点と言えるはずで、材料表面付近だけが特異点で、そこに近づくにつれて応力が大きくなるという論理が成立するのか不安があるのです。
　材料表面が特異点だからという理由ではなく、応力が強く出る場所はき裂形状によって決まっているだけで、単純に現在のき裂形状の場合だと、表面に近づくほど応力が強くなっているという事はないでしょうか？（質問する前に、想定されるき裂形状について全て解析するべきだと思うのですが、時間が無くまだ行っていません。現在は3種類のき裂形状について解析を行ったところですが、いずれも表面側に近づくにつれて応力がおおきくなっています）。
　貫通き裂のある場合でも、き裂前縁と自由表面の交わる場所は、き裂前縁の他の場所よりも大きな応力の発生するはずの特異場と言えるのでしょうか？