セラミックスは硬く強いのに,ほとんど変形しないまま突然割れます. ①では引張試験で金属とセラミックスの試験片の伸び方と壊れ方を比べ,②では穴やき裂の先端に応力が集中する様子と Griffith のエネルギー収支を見ます. ③では原子の模式図で,転位が動ける金属はき裂の先端が鈍くなり,動けないセラミックスは結合が切れて割れることを確かめ,材料ごとに許容できるき裂の大きさを求めます. ④では試験片を 1 本ずつ壊して強度のばらつきが Weibull 分布になることを,⑤では体積と試験法による強度の違いを見ます. ⑥では試験機でダイヤモンドの圧子を押し込み,残った圧痕の対角線を自分で測って Vickers 硬さ(ビッカース硬さ)を計算し,自動測定で答え合わせをします.⑦では熱衝撃で試料の中に生じる温度と応力の分布を見ます.
東京理科大学 望月研究室 / 図と数値はブラウザの中でその場で計算しています(材料定数は教材用の目安で,原子やき裂の絵は模式図です). ⑥の材料の区分の「(仮)」は製法の出典を確かめていないものです. 詳しい説明と出典は解説ページ(破壊の理論 ― 理論強度・Griffith の式・破壊靱性・Weibull 統計を導く)にあります.