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

1999 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 / 多軸応力 / 第3次クリープ / 変動応力 / θプロジェクション法 / 構成式

Research Abstract

現在使用されている高温構造設計基準は第2次クリープ領域までを設計対象としている.しかしながら近年開発された大半の耐熱材科は寿命の大半を第3次クリープ領域が占めている.このため現在の設計基準では材料の有効利用が成されないばかりか,合理的設計も困難となっている.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することとした.単軸試験片を用いて,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.しかしながら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った.引張ーねじり応力下での各種クリープ試験を実施したが,従来の微小変形を対象とした薄肉円筒試験片の形状寸法を採用したため,大変形域では顕著なクリープ座屈現象が発現した.このため本研究ではこれら試験に対する薄肉円筒クリープ試験片の最適形状をも実験及び数値解析の両面から検討した.弾クリープFEM解析の結果,伸び取り出し用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.しかしながら各種スリットを挿入した試験片で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,実際の引張ーねじり試験機には曲げ成分が存在した結果と考えられる.このように外形,内径,ゲージ部を変化させながら数値解析を実施したが,パラメータメータの数が多く,薄肉円筒試験片の最適形状については必ずしも最終結論は得られなかった.