2015 Fiscal Year Annual Research Report
熱流体/構造/材料が連成する熱疲労破損現象解明と工業的展開
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25249003
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
岡崎 正和 長岡技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00134974)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山岸 郷志 長岡技術科学大学, その他部局等, その他 (20452089)
阪口 基己 東京工業大学, 理工学研究科, 准教授 (60452083)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 熱機械的疲労 / 熱/温度場/力学場の連成 / 熱源温度場変動誘起熱応力 / ガスタービン / 超高温部材の信頼性 / 遮熱コーティング / 分散エネルギーと負荷変動 / 損傷と損傷マップ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱源温度変動誘起高サイクル熱疲労負荷（HC-TMF）と低サイクル熱疲労負荷(LC-TMF)とが重畳する際の構造物の強度を評価できる新試験装置を独自開発した上で、そこで起こり得る幾つかの特殊な破損現象を抽出し、既存のクリアテリアを含めて事故防止のための三次元損傷マップとして表す手法を提示した。ここでは高温度勾配下に曝されるが故に上記現象の顕在化が想定される部材（超高温で稼働するガスタービン用動静翼用遮熱コーティング材）と部位（冷却孔周囲）に特に注目した。その結果、構造物内に顕著な温度勾配がある場合には、局所的な熱応力が破壊の挙動に重要な役割を果たし、その挙動には応力緩和、小規模/大規模クリープ条件の遷移が関与し、HC-TMF/LC-TMF相互作用に起因する破損モードが顕在化することを示した。遮熱コーティングについては、構成要素であるボンドコートの力学特性を実験的に評価した後に，温度/機械的ひずみ波形の位相を変数とした熱機械的疲労試験(LC-TMF)を行い，遮熱コーティング試験片が定常状態にある場合の破損の特徴づけを行った上で、有意な温度勾配が破損特性に対してどのような影響を与えるかについて力学的側面から検討し、そこで起こる破損事象を力学的損傷マップとして提示した。さらに、遮熱コーティングに関連した燃料由来の無機質燃焼生成物（CMASと呼ばれている）に起因した環境強度的熱疲労破損も顕在化しつつあるごく最近の背景に鑑み、CMASが遮熱コーティングの高温強度に与える熱的・構造的・材料的影響を実験・解析の両面から個別に抽出した上で、HC-TMF/LC-TMF重畳下ではCMAS特有の材料強度学的な付加的破損（相変態、トップコート自身のじん性低下，層間密着性の低下など）が加速されることを実験的に明らかにした。
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(33 results)
