Evaluation of damage accumulation behavior and strength anisotropy of NITE SiC/SiC composites by acoustic emission, digital image correlation and electrical resistivity monitoring

アコースティックエミッション、デジタル画像相関法及び電気抵抗測定によるNITE-SiC/SiC複合材料の損傷蓄積挙動及び強度異方性の評価

野澤 貴史; 小沢 和巳; 朝倉 勇貴*; 香山 晃*; 谷川 博康

Nozawa, Takashi; Ozawa, Kazumi; Asakura, Yuki*; Koyama, Akira*; Tanigawa, Hiroyasu

SiC/SiC複合材料は核融合DEMO炉の有力な候補材である。本論文は、アコースティックエミッション(AE)測定,電気抵抗(ER)測定,デジタル画像相関(DIC)法等の様々な手法により複合材料の損傷許容性,強度異方性を明らかにすることを目的とした。AEの結果より、2D複合材において、引張及び圧縮試験ともに比例限度応力(PLS)以前より損傷の蓄積が開始することが明らかとなった。波形データの予備検討結果から、AE検出強度は微視的なき裂発生に起因し、強い界面摩擦力からき裂発生後も応力-ひずみ曲線において線形的な振る舞いをしていたことが示唆された。繊維のすべりがPLS近傍で開始し、結果として非線形挙動を示すと考えられる。一方で、ノッチ試験片を用いた予備的な引張試験より、いずれの負荷方位においても複合材料は原則としてノッチ鈍感であることが示唆された。詳細な破損メカニズムについて、ER, DIC試験の結果と併せて、議論する予定である。

SiC/SiC composite is a promising candidate material of fusion DEMO reactor. This paper aims to identify its damage tolerance and strength anisotropy by various characterization techniques such as acoustic emission (AE) monitoring, electrical resistivity (ER) measurement, and digital image correlation (DIC). The AE results identified that damage accumulation initiated prior to the proportional limit stress (PLS) by both tensile and compressive loadings for 2D composites. The preliminary AE waveform analysis implied that this AE detect strength corresponds to initiation of micro-cracking but the stress-strain curve shows further linearity due to the strong interfacial friction. Then fiber sliding occurred near the PLS, followed by the non-linearlity of the curve. The preliminary tensile test results using a notched specimen also suggest notch insensitivity of the composites in any loading directions. The detailed failure mechanism will eventually be discussed with ER and DIC results.