2017 Fiscal Year Research-status Report
マルチマイクロプローブ電位差法によるその場損傷評価法および寿命予測法の開発
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16K06052
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
中曽根 祐司 東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (10266918)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 余寿命予測 / 高温低サイクル疲労 / クリープ / 分布微小き裂 / 非破壊検査 / マルチ・マイクロプローブ / 直流電位差法 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の研究計画通りに研究が進められ，昨年度より高い温度域での中実および中空丸棒試験片の低サイクル疲労ならびにクリープ損傷過程にも本研究で開発した方法を適用し，本法の適用可能性を示すとともに，各温度域・各損傷携帯における破壊機構の相違を明らかにした．
(1) マルチマイクロプローブ電位差法による新しい劣化・損傷のその場非破壊検出・評価法を開発し，前年度とは異なる形状の丸棒試験片および劣化・損傷過程への適用可能性を明らかにした．すなわち，前年度より高温の環境温度（923K），中空丸棒試験片という異なる形状の丸棒試験片および疲労とは異なるクリープ損傷過程への非破壊検出・評価法の対象を広げて，本研究で開発した方法の有効性を検証し，本法の有効性とその適用範囲を明らかにした．
(2) 高温低サイクル疲労損傷過程およびクリープ損傷過程の進展メカニズムを明らかにした．すなわち，環境温度を923Kに上げ，この温度域での中実丸棒試験片の疲労損傷メカニズムを解明した．また，周辺環境および内部環境の影響を同時に受ける中空丸棒試験片の低サイクル疲労への本法の適用可能性を明らかにするとともに損傷メカニズムを明らかにした．さらに，クリープ損傷過程への本法の適用可能性を明らかにするとともに，873Kおよび923Kでのクリープ損傷進展メカニズムを明らかにした．
(3) 高温低サイクル疲労およびクリープ寿命予測法を開発した．すなわち，環境温度を923Kに上げ，この温度域で，本研究で開発した低サイクル疲労の寿命予測法の有効性を明らかにした．また，中空丸棒試験片の低サイクル疲労およびクリープに対する寿命予測法の有効性を明らかにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していた，マルチ・マイクロプローブのフェイズド・アレイ化は本研究で借用している装置の開発元企業（電子磁気工業株式会社）に提案したところ，開発元企業の計画上今年度は難しいと判断された．また，交流電位差法への変更は，深さ方向のき裂検出能を評価した結果，交流電位差法は現在の直流電位差法と比較して性能低下が予想されたため断念した．
その他の課題については，本年度の研究計画を遅滞なく遂行できたほか，昨年度より高い温度域での中実および中空丸棒試験片の低サイクル疲労ならびにクリープ損傷過程にも本法を適用し，本法の適用可能性を検討するとともに，各温度域・各損傷携帯における破壊機構の相違を明らかにできたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度設定した各研究課題について，前年度の研究成果に基づいて各研究課題の高度化を図り，本研究で開発するマルチマイクロプローブ電位差法による劣化・損傷のその場非破壊検出・評価法の実用化の可能性を検討する．なお，供試材としては，分布微小き裂による破壊が顕著に表れたSUS316L鋼を重点的に採用することにする．
(1) マルチマイクロプローブ電位差法による劣化・損傷のその場非破壊検出・評価法の開発：前年度に引続き，32点マルチマイクロプローブによりSUS316L鋼の高温低サイクル疲労およびクリープで発生した分布微小き裂の非破壊検出法の開発を行う．また，有限要素法による定常電流解析を援用して，マルチ・マイクロプローブ電位差測定による微小き裂検出のシミュレーション解析を行う．
(2) 高温低サイクル疲労損傷進展メカニズムの解明：①前年度に行ったSUS316L鋼製中空丸棒試験片の低サイクル疲労試験を拡充し，外表面と内表面で同時に周囲環境の影響を受ける疲労損傷メカニズムを解明する．②前年度に引続き，SUS316L鋼のクリープに本法を適用して，高温低サイクル疲労とクリープの劣化・損傷メカニズムとの相違を調べる，
・SEM/EBSP等により，微視的損傷組織と分布微小き裂との相関性を明らかにする．
(3) 高温低サイクル疲労の寿命予測法の開発：①前年度に引続き，SUS316L鋼のクリープに本法を適用して，本法による余寿命予測を行い，高温低サイクル疲労とクリープにおける余寿命評価法の劣化・損傷メカニズムとの相違を明らかにする．②高温低サイクル疲労に関しては，本法による中実丸棒試験片および中空丸棒試験片の疲労余寿命予測を実施し，その適用可能性を調べるとともに，試験片タイプによる劣化・損傷メカニズムの相違がもたらす予測法の精度の相違を検討する．
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| Causes of Carryover |
（理由）マルチ・マイクロプローブ直流電位差法を実施するため，電子磁気工業株式会社からナゲット検査器を借用しているが，同検査器の故障，他社への借用，デモ等の予定により借用ができない期間が出たため．また，当初予定していたプローブのフェーズド・アレイ化が同社の予定によりできなかったため．
（使用計画）ナゲット検査器の借用，中実および中空丸棒試験片等の作製，試験装置・器具のメンテナンス，プローブのフェーズド・アレイ化等の改良等に使用する．
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