■2004.2

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.208TODAY「自信」と「期待｣慶應義塾大学理工学部長

稲 崎 一 郎

慶應義塾先端科学技術研究センターの特許・ライセンス取得実績

教育と研究活動をとおしての人類、社会への貢ように思えてならない。

献という大学の重要な役割のなかに、言うまでも鶏と卵の関係のようにも見える。学生諸君がなくこのような役割を果たすことができる優秀な「自信」をもっていないから、企業も｢期待｣をし人材の育成が挙げられる。大学、あるいは大学院ないのか。企業から｢期待｣をされないから、学生で学び培った専門の知識とスキルを、卒業後当該諸君も「自信」もつ気にならないのか。この需要分野で思う存分生かし、社会で活躍してもらいたと供給の関係をうまくかみ合わせるうえで、大学いと願うのはわれわれ教員共通の思いである。然が果たすべき役割と責任は大きい。われわれは日るに現実はどうであろうか。一時期ほどではない頃、学生諸君に「自信」をもたせることを意識しにしても、理工学部のある専門分野で学んだにもて教育、研究指導を行ってきたであろうか。大学かかわらず、それとは全く異なった分野に就職すに身をおき、教育、研究指導をしている者の一人る学生諸君の数は依然として多い。

として、重く受け止めている次第である。

このような状況は、例えばドイツとは大いに違日本の国際的競争力増強方策の一つとして産学う。彼らのほとんどは、大学で培った力を十分に連携活性化が叫ばれている。連携をとおしての研発揮できる企業、分野に巣立っていく。異分野に究開発の成果が、競争力増強に一定の寄与はする就職することなどを考える学生はほとんどいなであろう。しかし長期的な視野に立つと、もっとい。彼らは、大学で培った自分の専門分野の力に大事なのは産学連携をとおしての人材育成という「自信」をもっている。受け入れ側の企業の姿勢側面である。このような連携活動に参画する学生も日本とは大いに違う。受け入れ側は、彼らの専諸君は、おのずと自分が得た知識とスキルに｢自門分野での実力を信頼し、入社後の当該分野での信｣をもつことであろう。産学連携は、｢自信｣と活躍に大きな「期待」を抱いている。この「自信」｢期待｣をかみ合わせるための一つの方策だとも考と「期待」の関係が今日の日本社会ではうまくかえている。

み合わず、折角の人材が有効に生かされていない

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JRCM REPORT
基準認証研究開発事業

鉄鋼材料の破壊靱性評価手順の標準化
鉄鋼材料研究部

櫻谷敏和

し過ぎるとの指摘がしばしばなされてい1 はじめに択・推進されている。2002年度に鉄鋼材料分野から初めて採択された本事業、る。この傾向は降伏比YR（＝降伏応力／1995年に締結されたWTO/TBT協定

鉄鋼材料の破壊靱性評価手順の標準化

引張強さ）の高い高強度鋼において特に（貿易の技術的障害に関する協定）を契の位置付けは、わが国の鉄鋼業が世界を大きく、高強度鋼の大型構造体への適用機に、経済産業省産業技術環境局標準課リードしている高強度鋼を活用した鋼構拡大の阻害要因の一つとなっている。

を中心に国際標準化政策が鋭意検討され造体の設計製作にかかわる技術的指針を前記の問題は、破壊靱性試験片と実際てきている。産業競争力の確保における日本発の国際標準として目指すところにの構造要素では塑性拘束の程度が異なる

国際標準の重要性の議論をふまえ、1997あり、3年計画の研究開発プロジェクトをこと、すなわち、曲げモード負荷のもと年度から国際標準研究開発事業（現・基下記のスコープのもとに推進している。

での破壊靱性試験では、き裂先端近傍で準認証研究開発事業）が開始された。本

2 本研究開発事業の背景とスコープ厳しい応力状態が保持されるのに対し研究開発事業の目的は以下のようにまと1）められている 。て、構造要素では主に引張モード負荷に構造物の安全性確保にとって不安定破より塑性域がき裂周囲に容易に発達し、新技術・新製品にかかわる国際標準の壊（脆性破壊）の発生を未然に防ぐことそれが塑性拘束緩和を生み、き裂先端近制定は、新たな国際市場獲得に直結するは極めて重要であり、破壊力学的手法は傍の応力レベルが高まらないことに起因ことから、欧米各国とも極めて活発な国その解決に大きな役割を果たしてきた。

する。

際標準化活動を実施している。

不安定破壊は、①過大な引張負荷、②欠この考えに基づいて、建築構造物の耐震このような状況下で、わが国が技術的陥やき裂の存在、③破壊抵抗値の不足、（社）
日本溶接協会
特性を検討した成果は、優位性を有する分野における国際標準化の三要因が重畳することが原因であるこ

規格WES2808 として公表されている。に重点をおくことは、新たな国際市場にとから、①と②によるき裂駆動力と材料本研究開発事業では塑性拘束緩和の考おけるわが国産業の国際競争力強化に大（K,の破壊抵抗値を比較し、き裂駆動力え方をより一般的な構造物に応用し、破きく貢献する。このため、早急かつ集中δ,J） 破壊抵抗値（Kc,δc,Jc）が不安定壊靱性試験から実構造物の脆性破壊に対的に標準化のための研究開発を実施し、破壊の開始条件となる。

する安全性を合理的に評価する手順の国

他国に先駆けてISO/IECへ国際標準提案を行う事が極めて重要である。

3）

左辺のき裂駆動力を表すパラメータと際標準化を目指す。これにより、鉄鋼材して、「破壊力学パラメータ」が開発さ料、特に高強度鋼の適正な適用拡大を図したがって、国際標準の獲得を目標とれ、き裂先端近傍の塑性変形規模に応じることを目標とする。

する基準認証研究開発事業等を強力に推て応力拡大係数K、J積分、き裂先端開図−1に本事業のスコープを示す。こ進するとともに、研究開発プロジェクト

口変位（CTOD）
δが用いられている。右こで、国際標準提案を支える理論的なバとの連携を強化し、研究開発成果の国際辺の材料特性値、すなわち破壊靱性値は、ックグラウンドは、材料の微視的破壊モ標準化の推進を図る。

小型の試験片を用いた破壊靱性試験によデル（Bereminへき開モデル ）に採用さかかる観点より、1997年度から2002年
度の6年間で80件強の研究開発事業が採4）れているワイブル応力σW の導入にある。って求められる。
これらの情報に基づいて構造要素を設

図−１の定義式に示されるようにσW は、計する手法は、例えばCTOD設計曲線とき裂先端近傍の局所応力σeffと、材料のして確立されているが 2）、この手法から脆性マイクロクラックの確率分布から求導かれる鋼材の破壊靱性値は過剰に要求められるワイブルパラメータmの関数として与えられる。FEM解析と実験から評価される破壊靱性試験のσW と構造要素のそれを比較し、同一のσW 値で脆性破壊が生ずるとするワイブルクライテリオンの成立の明示が本質的に重要な意味を有する。
この観点より、標準破壊靭性試験に加えて、塑性拘束度の異なる種々の構造要素に対する脆性破壊試験を実施する。同時に、ワイブルパラメータmの決定手順の標準化のために、降伏比YRや破壊靭性レベルの異なる多様な鋼材（高強度鋼

図―1 本研究開発事業のスコープ

JRCM NEWS No.208

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を含む）の脆性破壊試験とその一連の解をふまえて、わが国の活動の妥当性を国先端近傍の応力状態は3点曲げ試験片析を実施することが、国際標準提案に向際的にPRする活動にも着手している。とほとんど変わらず、βは1に近い数けた本研究開発事業のスコープである。

4 研究成果の一部の紹介と今後の計画値をとる。作用歪レベルが大きくなる

本研究開発事業成果の最終的なまとめ

先端近傍の拘束が低下する結果、βは3 研究開発体制と広幅平板は全面降伏を生じて、き裂国際標準化に向けた原案作成にかかわの姿は、構造要素の応力状態を反映したる研究開発事業の推進、並びにISO関係等価CTOD係数を媒体として、構造体の・降伏比YRが大きな鋼材ではβは小さ者に向けた本研究開発事業の認知度拡大

設計条件に応じた鉄鋼材料の破壊靭性評な値をとる。このことは、従来法によの作業を2002〜2004年度の3年間で実施価手順を標準化することにある。すなわ

る設計規準に比べて、高強度鋼の適用する。経済産業省産業技術環境局標準課

ち、図−2に示すように、3点曲げCTOD拡大を図れることを示唆している。

からの事業委託をJRCMが受け、本研究試験片（標準破壊靭性試験片）のき裂先多様な鋼材、及び構造要素を対象とし開発分野に関連する研究成果の蓄積の大端開口変位δ3pと、塑性拘束緩和が想定た上記の傾向は実験データで検証されつきな（社）日本溶接協会、及び国際標準化される構造要素のき裂先端開口変位δWP

つあるが、これらの結果をふまえて、合活動をリードする（財）日本規格協会の参が、ワイブル応力σW をとおして対等化

理的な鋼材利用基準の策定並びに日本が画を得る事業推進体制を構築している。

できることの検証に基づき、図−3に一得意とする高強度鋼の利用拡大に寄与でローカルアプローチ手法に基づく破壊力例として示すようなノモグラフを作成すきることを期待している。

学分野で活躍されている大阪大学大学院る。
図−3において、縦軸のβは等価CTOD

工学研究科の南教授を主査に、鉄鋼素材係数で、横軸は構造要素に作用する歪メーカー、重工、建築、機械分野の専門

ε∞を材料の降伏歪εYで除して無次元化（独）物質材料研家、並びに名古屋大学、している（構造要素の歪場の大きさを表究機構等からの破壊研究専門家が参画すしている）。

る委員会のもと、破壊試験、FEM解析等

図−3は、表面き裂を有する広幅構造の研究業務が精力的に推進されている。

要素を対象として、構造用鋼のワイブル

また、国際標準化推進事業固有の業務パラメータの代表値m＝20を用いた等価として、欧米の専門家、ISO関係者に本CTOD係数の解析結果であるが、以下の事業の存在をアピールする活動も必須で特性を示している。

あり、活動の前提となる欧米の現況把握

・小規模降伏状態では、広幅平板のき裂

図―2 構造要素のCTODと破壊靭性試験片のCTODの対応関係を与える等価CTOD係数β31より明らかに小さな値をとる。

（参考文献）
１）（財）日本規格協会：私信（国際標準化の最近の動向），2003年12月
２）日本溶接協会規格WES2805-1997：溶接
継手の脆性破壊発生及び疲労き裂進展に対する欠陥の評価方法（1997）
３）日本溶接協会規格WES2808-2003：動的繰返し大変形を受ける溶接構造物の脆性
破壊性能評価方法（2003）
４）F.M. Beremin: A Local Criterion forCleavage Fracture of Nuclear Pressure
Vessel Steels , Met. Trans. 14A, pp.2277,
1983

図―3 等価CTOD係数βに及ぼす降伏比YRの影響

JRCM NEWS No.208

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第208号

発 行 2004年 2 月 1 日
発行人 小島 彰
発行所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目5番11号 第11東洋海事ビル6階

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