脆性破壊とは?その意味を詳しく解説

構造力学の基礎

脆性破壊(ぜいせいはかい)とは、材料がほとんど塑性変形【粘り】を見せないまま、パキッと急に割れる破壊のことです。

構造設計では「前触れが少ない=危険度が高い」ので、仕組みと条件を押さえるのが大切です。

それでは見ていきましょう。

脆性破壊とは?

脆性破壊は、応力がある限界に達したときに、割れ(き裂)が急速に進展して破断に至る現象です。
ポイントは「粘って粘って僕はもう無理ですよー!壊れますよー!と警告してくれない」こと。

逆にこの粘ってくれることを靭性と言います。下記が参考になります。

靭性とは?その意味を詳しく解説

延性破壊(ねばって伸びてから切れる)と対照的で、部材がいきなり耐力を失いやすいのでとても危険な壊れ方と言えます。

構造力学的には、単なる「平均応力度」だけでなく、き裂先端の局所状態が支配的になります。

つまり、部材全体としての発生応力がそれほど高くなくても、欠陥があると突然破壊することがあるということです。

延性破壊との違い

  • 延性破壊:降伏 → 大きな塑性変形 → 最終破断(エネルギー吸収が大きい)

  • 脆性破壊:降伏や大変形がほぼ無い → き裂が一気に進む(エネルギー吸収が小さい)

試験片で言えば、延性破壊は「くびれ」が出やすく、脆性破壊は破面が比較的平坦で、急に割れた印象になります。

注意:学科では「鋼=必ず延性」と思いがちですが、ここがひっかけになりがちです。

条件次第で鋼でも脆性破壊は起きます。

なんだと思いますか?

それは座屈です。

これも学科試験で頻出の内容なので理解しましょう。下記が参考になります。

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