第3次クリープ領域を包含したクリープ構成式の実機適用性

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09650087
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 小林 謙一 千葉大学, 共同研究推進センター, 助教授 (50114278)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 朝田 泰英 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (20011091)
• Keywords: クリープ / 第3次クリープ / 多軸応力 / 変動応力 / 構成式 / θプロジェクション法

Research Abstract

高温構造月耐熱材料のクリープ寿命の大半は第3次クリープ領域で占められるが,現在の高温構造設計指針では第2次クリープ領域までしか設計対象となっていない.しかしながらこの設計基準では貴重な材料が有効利用されないばかりか,合理的設計も成しえない恐れがある.これは第3次クリープ領域を包含したクリープ構成式の検証が十分成されていないことが一因である.このため本研究では,第3次クリープ領域も十分な精度で表現できるクリープ構成式として最近提案されている,θプロジェクション法等を利用して,単軸応力状態ばかりか,多軸応力下の各種クリープ変形挙動を推定した.この結果,車軸試験片を用いて,第3次クリープ領域で応力を変動させた後の変形挙動は,ひずみ硬化則とθプロジェクション法である程度推定できることを示した.ただし試験片がくびれる寿命末期に応力を急増させる応力変動試験や,応力急減試験への適用はまだ困難であることも分かった.さらに多軸(本研究では引張-ねじり)応力下での単調並びに繰返し応力反転クリープ試験を実施した.ここでは特に薄肉円筒クリープ試験片の最適形状を実験/解析両面から検討した.加熱電気炉内の薄肉円筒試験片ゲージ部には通常変形取り出し用のツバを設けられるが,これがゲージ部の一様変形を阻害しているため,この拘束を解放すべくツバ部にスリットを挿入した.弾クリープFEM解析の結果,ツバ部に数多くのスリットを挿入すると,ゲージ部の一様変形性能が向上することが分かった.しかしながら2,4,8つのスリットを挿入した試験片でこれを実験的に検証した結果,必ずしも解析結果とは一致しなかった.これはスリットを厳密に軸対称加工する必要があること,実際の引張-ねじり試験機には曲げ成分が存在した結果と思われる.さらに繰返し応力反転クリープ試験をいくつか実施したが.この変形挙動の簡易推定は次年度実施する予定である.

Research Products

• [Publications] 輿石博一,小林謙一,朝田泰英: "引張-ねじり応力下の薄肉円筒試験片内のクリープ変形" 第42回日本学術会議材料研究連合講演会前刷集. 239-240 (1998)
• [Publications] 小林謙一,朝田泰英: "薄肉円筒クリープ試験片の幾何形状と変形特性" 日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集(B). 419-420 (1998)