1992 Fiscal Year Annual Research Report
高サイクル熱疲労き裂進展挙動の観察と高温下き裂進展則に関する総合的検討
| Project/Area Number |
02452100
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
小倉 敬二 大阪大学, 基礎工学部, 教授 (70029007)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
島川 貴司 川崎重工業(株), 原子力本部, 係長
阪上 隆英 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (50192589)
西川 出 大阪大学, 基礎工学部, 助手 (90189267)
三好 良夫 大阪大学, 基礎工学部, 助教授 (40029434)
|
|---|
| Keywords | サーマルストライピング / 熱応力 / き裂進展 / き裂開閉口 / レーザスペックル / レーザスペックル / 表面き裂 / 有限要素法 |
|---|
| Research Abstract |
高サイクル熱疲労試験装置を完備させ、SUS304鋼平板試験片につきサーマルストライピング条件下のき裂進展試験を行った。この結果を一定高温下における疲労き裂進展データを用いて、そのき裂進展則について検討した。具体的な成果は以下の通りである。
(1)熱疲労下のサンプル内部の正確な温度評価、熱応力分布評価を行うために、サーモビジョンを用いて薄板試験片裏面の温度データを採取し、この条件下における温度分布を明らかにするとともに、数値解析のために必要な試験片表面における冷却時の熱伝達率などの各種定数を実験的に評価した。(2)有限要素解析より冷却領域近傍の温度が試験部全体の温度状態を代表していることを明らかにするとともに、この温度を一定に保つような温度制御することにより、安定したサーマルストライピング条件を実現した。また熱サイクルにより発生する熱応力のみでなく、外部から機械的に軸荷重や曲げを加える治具を作成し、数種の最高温度、平均温度条件下でサーマルストライピング試験を実施した。(3)試験片の計測面が正反射しない粗面である場合に、応用できるレーザスペックルき裂開口計測システムを開発し、本研究のような苛酷な条件下にあるき裂の開閉口挙動を明らかにすることができた。サーマルストライピング条件下で進展するき裂の開閉口レベルは進展とともに上昇し、これに伴い有効応力拡大係数幅はき裂進展とともに減少した。き裂進展速度の減速傾向はこの有効応力拡大係数幅の変化傾向と良く対応することを明らかにした。(4)油圧サーボ疲労試験機をベースとした疲労き裂進展シミュレーション試験システムを開発した。このシステムを用いて、熱疲労下のサンプルの温度分布ならびにこれより評価される応力拡大係数の計算結果に基づき、熱疲労下のき裂進展シミュレーション実験を行った。得られたき裂進展挙動は実際の熱疲労下のそれと一致した。
|
-
[Publications] 小倉 敬二,三好 良夫 西川 出,宮本 正和: "ISDG高温オンライン計測と負応力比下の疲労き裂進展挙動" 日本機械学会講演論文集. 924-1. 166-171 (1992)
-
[Publications] 小倉 敬二,三好 良夫 西川 出,森下 啓司: "セラミックス用共振式疲労試験機の試作とアルミナの高温疲労強度" 日本材料学会第41期学術講演会論文集. 351-353 (1992)
-
[Publications] 小倉 敬二,西川 出 山上 正文,島川 貴司: "サーマルストライピング条件下における低速度域のき裂進展挙動" 日本機械学会講演論文集. 920-72. 619-620 (1992)
-
[Publications] 西川 出,小倉 敬二: "レーザスペックルによるセラミックスのCOD計測の試み" 日本機械学会講演論文集. 920-72. 459-461 (1992)
-
[Publications] 小倉 敬二,三好 良夫 西川 出,宮本 正和: "中高温下におけるTi-6A1-4V合金および耐熱鋼の疲労き裂進展・下限界特性" 日本材料学会第21回疲労シンポジウム講演論文集. 211-214 (1992)
-
[Publications] 小倉 敬二,西川 出 山上 正文: "レーザスペックル法によるサーマルストライピング条件下のき裂開閉口計測" 日本機械学会講演論文集. 934-1. 82-84 (1993)
-
[Publications] Hiroyuki Okamura and Keiji ogura: "Fracture Mechanics, CJMR vol.8 (JSMS)" Elsevier Applied Science Publishers, 277 (1991)
