2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on fatigue strength evaluation technique under high-strain rate
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26820016
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| Research Institution | Japan Atomic Energy Agency |
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Principal Investigator |
直江 崇 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 J－PARCセンター, 研究副主幹 (00469826)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ギガサイクル疲労 / 熱弾性効果 / き裂検出 / 非破壊検査 / 超音波疲労試験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高ひずみ速度の繰返し負荷に対する耐久性評価とその損傷診断技術の開発を最終目的とし，パルス中性子源の標的である水銀を包含する容器構造材であるオーステナイト系ステンレス鋼に対して，高ひずみ速度，且つ高サイクルの疲労試験を実施すると共に，疲労過程で生じる微小き裂から主き裂に移行する過程を非破壊的に捕らえる手法を検討した．
研究最終年度である平成28年度は，これまでに実施した疲労試験の考察と疲労データの補完を実施した．また，任意の回数で疲労試験を中断し，疲労過程における力学特性変化を調べた結果，溶体化処理材では繰返し数の増加と共に引張り強さ，硬度共に増加する傾向が見られ，転位の蓄積に起因すると考えられる繰返し硬化を確認した．一方，照射による転位導入を模擬した冷間圧延材では，転位の消滅と再蓄積に起因すると考えられる初期段階での硬度の低下と約10＾6回以上での硬度の上昇を確認した．これらの事象については，次期の研究課題として転位密度に着目した組織観察により詳細に調査する．
また，サーモグラフィを用いて超音波疲労試験中の試験片表面温度分布を計測した結果，砂時計型試験片では，複数の微小き裂が観測された広い領域での温度上昇が確認されたが，主き裂の進展と温度の関係までを確認するには至らなかった．そこで，温度分布の計測に適した平板試験片に対して，き裂発生領域を限定するために切欠きを設けた試験片を用いて，温度上昇とき裂進展の関係について調査し，温度上昇は疲労き裂によって生じること，最高温度点は，き裂先端近傍に位置し，き裂の進展と共に移動することを明らかにした．また，分解能の高いサーモグラフィを用いることで，主き裂に至る前の充分残強度を有した状態で温度計測により非破壊的にき裂を検出できる見込みを得た．
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