2005 Fiscal Year Annual Research Report
小型切欠き曲げ試験による超電導応用機器材料システムの極低温破壊強度特性評価
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17560061
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
堀口 勝三 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30219224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
進藤 裕英 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90111252)
成田 史生 東北大学, 大学院工学研究科, 助手 (10312604)
田村 仁 核融合科学研究所, 大型ヘリカル研究部, 助手 (20236756)
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| Keywords | 破壊力学 / 極低温・強磁場材料試験 / 数値シミュレーション / オーステナイト系ステンレス鋼 / 織物GFRP積層材料 / 希土類バルク超電導体 / 強度 / 超電導応用機器 |
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| Research Abstract |
本研究は、超電導応用機器の設計・開発及び信頼性・安全性評価に資することを目的に、小型切欠き曲げ試験片を用いた構造・絶縁・超電導材料の極低温破壊強度特性簡便評価法を開発・応用するものである。本年度は、構造・絶縁材料の極低温力学特性を明らかにするため、大型超電導マグネット用構造材料として広く用いられているオーステナイト系ステンレス鋼の極低温破壊・変形挙動に及ぼす磁場の影響、電気的熱的絶縁材料として利用されている織物GFRP(ガラス繊維強化プラスチック)積層材料の極低温引張・損傷挙動について検討を加えた。また、超電導材料に関しては、材料・デバイス開発状況を調査し、供試材の選定・試験条件の設定等を行った。得られた成果を要約すると以下の通りである。
1.準安定オーステナイト系ステンレス鋼SUS304の極低温(液体ヘリウム温度4K)・強磁場(6T;T:tesla)下における引張・弾塑性破壊靱性試験を行い、極低温引張・破壊特性に及ぼす磁場誘起マルテンサイト変態の影響を明らかにした。
2.織物ガラス-エポキシ積層材料を対象に、AE(アコースティックエミッション)法を併用して室温・77K・20K・4Kにおける引張試験を行い、各温度における引張・損傷挙動を解明した。また、損傷進展解析(有限要素法)を行い、損傷発生・進展挙動、試験片縁の応力分布を明らかにして、実験結果に理論的検討を加えた。
3.希土類バルク超電導体として応用が期待されているNd(ネオジウム)・Sm(サマリウム)・Gd(ガドリニウム)系を提試材として選定し、試験片寸法・き裂導入方向について検討を加えて、試験片形状を決定した。また、供試材の機能特性を調査し、試験温度・磁場等の試験条件を決定した。
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