2019 Fiscal Year Annual Research Report
New Crack-Tip Stress Distribution Scaling and its Application to the Prediction of Fracture Toughness Temperature Dependence
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17K06050
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
飯井 俊行 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (10313727)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 破壊靱性値 / 温度依存性 / 遷移温度域 / 応力分布スケーリング / 機械材料 / 材料力学 / 破壊 / き裂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，「すべり起因へき開破壊の場合には破壊時の応力が温度によらない」との知見を活用し，延性―脆性遷移温度域材の破壊靱性値Jcの温度依存性を予測する手法を構築し，その妥当性を検証することである．以下の成果を得た．
1) T-scaling法(三次元弾塑性有限要素解析(EP-FEA)の結果得られるき裂先端開口応力成分σ22分布を温度，荷重によらず1本の曲線として無次元化する手法)を構築し，2）基準温度Tr下の破壊靱性値Jcrの中央値，およびTr，予測対象温度Ti下の応力-ひずみ関係を取得し， Ti下の破壊靱性値Jciの中央値を予測するCDS法（Jci = Jcr (σYSr/σYSi)^(n+1)）；σYSi，σYSr は各温度の降伏応力，nは応力―ひずみ関係をRamberg-Osgood近似したときの指数）へと展開し，3) 実験によりCDS法の妥当性をS55C鋼（-85~20℃），SCM440鋼(-55 ~100℃)に対し検証した．
4) このSCM440鋼は，競合するASTM E1921のマスターカーブ（MC）法によりJcの温度依存性が予測できないこと，CDS法の優位性を確認，MC法の課題について考察した．
5) CDS法では，中央値とは言え，ばらつきが大きいJcと小さいσYSの一対一関係を示唆している．その妥当性については，原子力圧力容器鋼を含むフェライト鋼34ケース（材料，熱処理条件，試験片タイプの組み合わせ）で得られた640のJcデータを機械学習することにより示した．
6) 5)の34ケースに対しCDS法のASTM E1921 MCに対する優位性を，決定係数を用いて定量的に示した．
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Research Products
(3 results)
