
剥離とは、より大きな固体 から剥がれ落ちた材料の破片のことです。剥離は、飛翔体の衝突、腐食、風化、キャビテーション、過剰な転がり圧力(ボールベアリングなど) といった様々なメカニズムによって発生します。剥離と剥離現象はどちらも、剥離が生じる表面破壊の過程を指します。

素粒子物理学者は、 spall、spalling、spallationという用語を採用しています。中性子散乱装置は、ウラン(またはその他の)標的に原子の流れを照射することによって中性子を生成し、標的から放出される中性子は「spall」として知られています。[ 1 ] [ 2 ]
機械的剥離は、例えばボールベアリングのように、高応力接触点で発生します。剥離はブリネリングよりも優先的に発生します。ブリネリングでは、最大せん断応力が表面ではなく、そのすぐ下で発生し、剥離層がせん断されます。
機械的剥離の最も単純な形態の一つは板の衝突であり、これは2つの圧縮波が板の自由表面で反射され、相互作用することで、一方の板の内部に高い引張応力領域を生成するものである。
剥離は、キャビテーションの作用によっても発生する可能性があります。キャビテーションとは、流体が局所的に低圧にさらされ、蒸気泡が形成される現象で、ポンプ、水力タービン、船舶のプロペラ、さらには配管など、特定の条件下で発生します。このような泡が崩壊すると、局所的な高圧が発生し、隣接する表面に剥離が生じることがあります。
対戦車戦において、機械的応力による剥離は、 HESH( Harbo Strike Squash Head)対戦車砲弾やその他多くの弾薬の意図的な効果であり、これらの弾薬は標的の装甲を貫通するほどの威力を持たない場合がある。比較的柔らかい弾頭は、プラスチック爆薬を内包または製造しており、戦車やその他の装甲戦闘車両(AFV)の装甲板に押し付けられて平らになり、爆発する。この爆発によって衝撃波が発生し、装甲内を圧縮波として伝播し、自由表面で引張波として反射され、内部の金属を破壊する(引張応力/ひずみ破壊)。結果として生じる剥離は乗員や装備に危険を及ぼし、車両や乗員の一部または全部の機能停止につながる可能性がある。多くのAFVは、保護のために装甲内部に剥離防止ライナーを装備している。
運動エネルギー貫通弾は、装甲を貫通できれば、一般的に標的内部にも剥離を引き起こし、車両とその乗員を破壊または無力化するのに役立つ。[ 3 ]
貫通ではなく剥離を引き起こすように意図的に設計された対戦車兵器の初期の例は、wz.35対戦車ライフルです。
剥離は岩石風化の一般的なメカニズムであり、岩石表面下で大きなせん断応力が生じた際に岩石表面で発生します。この種の機械的風化は、凍結融解、荷重除去、熱膨張収縮、または塩類沈着によって引き起こされる可能性があります。
除荷とは、上載荷重の除去によって生じる圧力の解放のことである。圧力が急速に低下すると、岩盤の急激な膨張によって表面応力が増大し、剥離が生じる。
凍結融解風化は、岩石の亀裂内部で水分が凍結することによって引き起こされます。凍結すると体積が膨張し、大きな力が加わることで亀裂が表面から剥がれ落ちます。このサイクルが繰り返されることで、表面は繰り返し剥離し、風化が進みます。
建築物の表面材として使用される石材やレンガ材の中には、表面が水分を吸収するものがあります。厳しい凍結条件にさらされると、水分の膨張により表面が剥がれ落ちることがあります。この現象は、テラコッタの表面(釉薬がかけられている場合でも)でも、縁の部分に水が浸入する箇所があれば見られます。

剥離(または玉ねぎの皮のような風化)とは、岩石の表面層の温度が周期的に上昇と下降を繰り返すことによって、岩石の破片が徐々に剥がれ落ちる現象です。岩石は熱伝導率が低いため、極端な高温にさらされると、最外層が下層の岩石よりもはるかに高温になり、熱膨張率の差が生じます。この熱膨張率の差によって地表下にせん断応力が発生し、結果として岩石の剥離が起こります。森林火災のような極端な温度変化も、岩石の剥離を引き起こす可能性があります。この風化メカニズムによって、岩石の表面が薄い破片、シート、または薄片状に剥がれ落ちるため、剥離または玉ねぎの皮のような風化と呼ばれます。
塩害剥離は、レンガ、天然石、タイル、コンクリートなどの多孔質建築材料に発生する特殊な風化現象です。水に溶け込んだ塩分が材料内部を流れ、水分が蒸発するにつれて表面近くで結晶化します。塩の結晶が膨張するとせん断応力が発生し、表面から剥離が生じます。
腐食において、剥離とは、腐食反応の進行に伴い、物質(金属またはコンクリート)から微細な腐食生成物が剥がれ落ちる現象である。これらの腐食生成物は溶解性や透過性を持たないが、不動態化の場合のように母材表面に付着してさらなる腐食を防ぐバリアを形成することはない。剥離は、反応中の大きな体積変化の結果として生じる。
アクチニド金属(特に一部の弾薬に使用されている劣化ウラン)の場合、空気に触れると非常に大きく膨張するため、表面から薄い酸化物層が強制的に剥がれ落ちます。ゆっくりと酸化した金属ウランの塊は、皮が剥がれ落ちたタマネギに似ていることがあります。しかし、主な危険は、アクチニド金属の発火性にあります。比表面積が大きいと自然発火する可能性があるのです。この性質に加え、これらの元素の固有の毒性、そして(程度は低いものの)放射能も相まって、金属の状態で空気中で取り扱うのは危険です。そのため、多くの場合、嫌気性グローブボックス内で不活性雰囲気(窒素またはアルゴン)下で取り扱われます。
コンクリートの剥離には、急速な加熱による熱応力と、水分除去に伴う内部圧力という2つの要因があります。水分除去時の熱応力と内部圧力に対する様々な加熱速度の影響を予測できることは、産業界やその他のコンクリート構造物にとって特に重要です。
耐火コンクリートの爆発的剥離は深刻な問題を引き起こす可能性があります。爆発的剥離が発生すると、かなりの質量(1~10 kg)の飛翔体が何メートルも激しく飛散し、安全上の問題を引き起こし、耐火構造物を使用不能にします。その後、修復が必要となり、業界に多大なコストがかかります。[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]
爆発による爆風の過圧は、密度の高い部分と低い部分の境界面を波が伝わる人体内で剥離を引き起こす可能性があります。これは、液体と空気の境界、例えば腸壁からガスで満たされた腸、または肺組織から空洞で顕著です。剥離、内破、せん断は、爆風による損傷を引き起こすことが知られている3つの主要なメカニズムです。[ 7 ] [ 8 ]
核破砕反応は、核反応のもう1つの種類です。核破砕は、陽子などの高エネルギーの荷電粒子が原子核に衝突したときに発生します。一般に、各核破砕反応から多数の中性子が放出されます。ノーベル賞受賞者のグレン・T・シーボーグは、1937年の博士論文で「核破砕」という用語を造語したことで知られており、この言葉は「欠ける」または「崩れる」という意味の動詞「spall」から派生しています。
剥離過程における初期剥離および亀裂分岐を促進する条件が特定されている。