非定常クリープ構成式に基づく高温材料設計・評価システムの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555653
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 丸山 公一 東北大学, 工学部, 教授 (90108465)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 陽 東北大学, 工学部, 助教授 (40111249) ; 増山 不二光 三菱重工業(株)長崎研究所, 主査 ; 八木 晃一 金属材料技術研究所, 環境性能研究部, 部長(研究職)
• Keywords: 高温構造材料 / 高温クリープ / 性能評価 / 材料設計 / クリープ構成式 / 損傷 / データベース

Research Abstract

高温構造材料には、高い性能の信頼性が要求される。しかし、その性能を高い精度で推定できる手法は十分には確立されていない.本研究では,高温クリープデータの定式化および外挿に関する問題点を解決し,高温材料設計・評価システムへ発展させることを目的として研究を行い,次の成果を得た.
1.設計・評価システム概念の構築(構成式の開発):次のクリープ構成式に基づいて,クリープ曲線データの解析を行い,その解析結果と組織変化の観察結果との対応を調べた.
ε=A{1-exp(-αt)}+B{exp(αt)-1} ε:ひずみ,t:時間 (1)
そして,この式の材料定数A,B,αが組織変化を合理的に定量化できることを明らかにした.ただし,クリープ曲線全体を正確に定式化するには,(1)式を次のように改良すべきことも分かった.
ε=C{1-exp(-γt)}+A{1-exp(-αt)}+B{exp(αt)-1}+D{exp(δt)-1} (2)
2.長時間挙動評価の実証実験:これまでに得られている10年以上の長時間クリープデータに基づいて,短時間データから10年以上の挙動が正しく評価できるか否かの検証を実施した.その成果として,多くの材料の長時間強度が互いに近い値を取るという基底強度の概念を提案した.
3.データベース利用システムの整備:現有のオブジェクト指向の材料データベース利用ソフトウェアを,クリープデータ解析に利用できるように改良した.

Research Products

• [Publications] 中久喜 英夫: "オーステナイト鋼のクリープ破断時間の温度・応力依存性に関する総合的評価" 鉄と鋼. 81. 220-224 (1995)
• [Publications] 九島 英昭: "12Cr鋼の長時間クリープ強度特性と組織安定性" 鉄と鋼. 81. 214-219 (1995)
• [Publications] 木村 一弘: "フェライト鋼の基底クリープ強度特性に及ぼす微量合金元素の影響" 鉄と鋼. 81. 757-762 (1995)
• [Publications] 増山 不二光: "溶接構造物の寿命予測" 非破壊検査. 44. 477-484 (1995)
• [Publications] F. Masuyama: "Development and Application of High Strength Low Alloy Steel for Boiler Tubing" Proc. Int. Conf. Power Engineering. 1093-1098 (1995)
• [Publications] N. Ono: "Dealing with physical quantities in object-oriented database" Artificial Intelligence in Engineering. 9. 191-201 (1995)