2013 Fiscal Year Annual Research Report
繰り返し使用のためのロケットエンジン燃焼室銅合金の熱疲労解析による予寿命評価
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23246147
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| Research Institution | Japan Aerospace Exploration Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 英一 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 教授 (40178710)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西元 美希 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 情報・計算工学センター, 開発員 (40450704)
志波 光晴 独立行政法人物質・材料研究機構, 材料信頼性評価ユニット, グループリーダー (70242120)
砂川 英生 独立行政法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙輸送ミッション本部, 開発員 (70598846)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | クリープ疲労 / 銅合金 / ロケットエンジン / クリープ疲労相互作用 / クリープ損傷 / 疲労損傷 |
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| Research Abstract |
現在、宇宙航空研究開発機構(JAXA)で研究開発が進んでいるLOX/LH2ロケットエンジン内筒にはCu-Cr-Zr合金が用いられている。この合金の劣化損傷過程の解明はロケットエンジンの信頼性確保に不可欠である。JAXA情報・計算工学センターにおいて実機燃焼室の 三次元有限要素法(FEM)解析が行われ、塑性域の疲労と引張クリープ変形が重畳した、特殊な応力保持型クリープ疲労が生じていると考えられた。本研究ではこの遷移クリープの発現について更なる検討を行うこと，クリープ疲労の各パラメータの損傷への影響を調査することを目的とし、以下を明らかにした。
・Cu-Cr-Zr系銅合金における応力保持型クリープ疲労ではクリープと疲労の相互作用により，従来加算的に推測されてきた以上の損傷を受けている．
・これは疲労中の圧縮塑性変形により発現する遷移クリープの積み重ねによるものと考えられる．
・KAM Mapを作成し，クリープ中に形成された転位のセル組織が圧縮によって破壊され可動転位が増加するという機構を検討した．
・今後，TEMによる転位の直接観察や圧縮量・引張量を変化させたクリープ疲労試験等を行い，クリープ疲労損傷の機構を更に解明していく
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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
昨年度までに、応力保持型クリープ疲労のクリープ疲労相互作用が明確になり、その発現をもたらす原因は”直前の疲労による圧縮変形”であることが明らかになった。そのため、本年度は、転位セル組織の形成と破壊を繰り返しクリープ損傷が蓄積し、最終的な破断に至るモデルを具体的に検討し、損傷蓄積過程の組織観察等を通じて、クリープ損傷モデルの詳細を検討することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後，TEMによる転位の直接観察や圧縮量・引張量を変化させたクリープ疲労試験等を行い，クリープ疲労損傷の機構を更に解明していく。
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