2002 Fiscal Year Annual Research Report
中性子ひずみスキャンニング法を基にした疲労寿命予測システムの開発に関する研究
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12555023
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
田中 啓介 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80026244)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森井 幸生 日本原子力研究所, 先端基礎研究センター, 研究員
秋庭 義明 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (00212431)
林 眞琴 (株)日立製作所, 原子力事業部, 研究員
木村 英彦 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (60345923)
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| Keywords | 中性子応力測定 / 残留応力 / 疲労 / X線応力測定 / 複合材料 / き裂 / 回折弾性定数 / 放射光 |
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| Research Abstract |
1.中性子応力測定法を,実用の技術をして応用するための応力測定精度を検討するために,負荷応力測定を行った。測定ひずみから応力に換算する場合に使用する回折弾性定数は,弾性領域ではクレーナモデルとセルフコンシステントモデルを組み合わせることから,単結晶の弾性定数と実測機械的弾性定数から理論的に予測することが可能である。塑性域においては,特に単軸変形では測定ひずみからマクロ応力を予測するためには,塑性異方性の検討が不可欠である。一方,残留応力測定においては,上記の1軸塑性変形のように異方性が大きく出現する場合を除いて,一般的な多軸変形あるいは熱処理残留応力は精度よく測定が可能である。また,無ひずみ格子定数の測定方法の検討を含めて,中性子応力測定の標準的手法を骨子を作成した。
2.多相材料の応力測定では,相応力測定から複合則を使用してマクロ・マイクロ応力の評価が可能である。
3.材料内部の応力分布測定のためのひずみスキャンニング法の検討を行った。中性子光源の強度が十分出ないことから,空間分解能は2mm程度に制限された。このために領域の重ね測定をして向上させることが必要であった。
4.中性子回路を利用して表面近傍のひずみ測定を行う場合,中性子の照射域が材料の端部から外れるために,回折プロフィルが乱れあたかも応力が存在するかのような現象が生じこれを「端部効果」と称した。この原因が線源の発散角に起因して低回折角度側であたかも回折要素があるかのごとき検出器が計測を行いピークを低角に作り上げることにあることを明らかにし,適切な補正法の検討を行った。照射ビームの発散角を小さくすることが端部効果を減少させるのに有効である。
5.表面近傍の応力分布を高精度に測定する手法として,放射光(Spring-8)の高エネルギX線(エネルギレベル72keV程度)を利用した測定法に注目した。この手法は,従来の実験室のX線による表面測定法と中性子による内部測定法の中間の手法である。この手法をショットピーニングした鉄鋼材料の表面下の応力分布を測定することに成功した。この高エネルギX線法は,中性子応力測定の表面近傍測定における弱点を補うものであり,ハイブリッド測定の道を拓くものである。
6.中性子応力測定を基にした応力測定および疲労損傷予測システムの現状での成果と,将来への展開を総括した。
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[Publications] Keisuke Tanaka: "High-Energy X-Ray Synchrotron Radiation Analysis of Residual Stress Distribution of Shot-Peened Steel"Materials Science Forum. 404-407. 703-708 (2002)
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[Publications] 柳瀬 悦也: "放射光高エネルギX線を用いたショットピーニング処理した鉄鋼の残留応力の評価"材料. 51・7. 756-763 (2002)
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[Publications] 皆川 宣明: "中性子回折法による試料端部の測定"第38回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集. 38. 202-205 (2002)
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[Publications] 齋藤 徹: "曲げ応力を負荷したSiモノクロ単結晶内部の中性子による応力分布測定"第38回X線材料強度に関するシンポジウム講演論文集. 38. 206-210 (2002)
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[Publications] 鈴木 賢治: "放射光高エネルギーX線によるボンドコート層の高温内部応力測定"放射光. 15・6. 19-25 (2002)
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[Publications] Keisuke Tanaka: "Neutron Diffraction Measurements of Residual Stresses in Engineering Materials and Components"Materials Science Research International. 8・4. 19-21 (2002)
