第1章 金属材料の強度特性と破面観察・解析の手法

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)
  • 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-Ⅱ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

第2章 ガラスの強度特性と破面観察・解析の手法

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

• 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

第3章 セラミックスの強度特性とフラクトグラフィー

• 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
  • 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

第4章 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

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
  • 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
• 付録 ソルベントクラックのジグとデモ