2020 Fiscal Year Annual Research Report
地震・波浪影響を高精度予知可能な繰返し予歪損傷考慮型CTOD破壊評価標準法の創成
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19H00802
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川畑 友弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50746815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三上 欣希 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (40397758)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 脆性亀裂発生 / CTOD / 繰り返し載荷 / 材料損傷 / 結晶塑性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の第一の目的は、溶接継手部における限界CTOD値を正確に把握するための試験片作製標準条件を明らかにし、真に評価者に依らない客観的な評価手法を提供することである。本研究の第二の目的は波浪や地震を受けた構造物の評価を考慮し、正負交番負荷による材料損傷を高精度予測し、CTODパラメータによる破壊アセスメントに組み合わせる方法を構築することである。この二つの目的達成に共通するコア技術として「ランダムな塑性変形後の結晶粒内損傷分布を定量把握するためのメゾスケール数値モデル開発」を実施する。
①継手CTOD評価高精度化：特に問題の多い逆曲げ・プラテン法の規格化のため、各種数値解析を実施。限界値に影響を与えない範囲を考慮するための数値解析とvalidationのために実験を多く実施した。ワイブル応力クライテリオンが使用できることが判った。また、ISO化につながる逆曲げ・プラテン規格範囲を検討中である。
②正負交番予ひずみによる材料損傷の高精度把握：初年度に開発した歪勾配塑性法（SGP；Strain Gradient Plasticity)を用い、各種パラメトリックスタディに使用した。今年度は1)予ひずみ方向が靭性に与える影響、2)予ひずみ脆化の小さな鋼材ミクロ組織の在り方提案を行うことに成功した。実験／数値解析的検討はトップジャーナルへの公表も進み、大きなインパクトを与えられた。また、CPについても既存のオープンモジュールを用いた数値解析を試行できた。昨年度製作した、これらの損傷を観察するための世界初のFE-SEM内二軸引張試験機については残念ながらコロナ禍のため観察を進めることが出来なかった。来年度実施する課題としたい。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
まず、SGPの開発が予想以上に良好な結果であり、大きな成果を挙げたと言える。インパクトのある国際雑誌への掲載も果たしている。また継手CTOD試験の前処理についてもISO化に有効に直結する様々な知見を得た。逆曲げプラテン方法の改善は世界中の構造設計者へのメリットとなる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はそれぞれの課題について以下のように進めていきたい。
①継手CTOD前処理方法の最適化：数学的最適化手法を用いるなどして、ISO化のためのさらなる検討を行っていく。Validation実験も進めていく（継手作製などは昨年度までに実施済みである）
②正負交番予ひずみによる材料損傷の高精度把握：実際に起こっている現象についてその場観察を用いた観察を行う。また、さらなる普遍的な損傷蓄積予測式を構築していくことを考えたい。
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