面外拘束パラメータを考慮した照射材破壊靱性値の試験片寸法依存性補正手法構築

• 研究課題/領域番号: 24561038
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 原子力学
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 飯井 俊行 福井大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10313727)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 破壊靱性値 / 延性―脆性遷移温度域 / 照射脆化 / 試験片の寸法効果 / き裂先端の拘束 / T-stress / 有限要素解析 / 破壊評価基準 / 延性ー脆性遷移温度域 / 遷移温度域 / 三軸応力度

研究成果の概要

本研究の目的は，照射脆化材の破壊靱性値Jcの試験片寸法依存性を定量的に補正する手法を構築することにある．ASTM規格等で定められている試験片ではプロセスゾーンがリガメント寸法に比して十分小さく，この場合には力学要因（き裂先端の応力分布差）に基づく補正が可能であることに着目した． 成果として，（１）Jの不完全性を確認（２）Jcの板厚に対する下限値予測手法を提案（３）修正Ritchie-Knott-Rice破壊評価基準と有限要素解析を用いた試験片間Jc補正手法を構築，した．その結果，日本で各種試験片を用いて蓄積されたJcデータを，IAEA推奨試験片相当のJcへ換算することが可能となった．

研究成果

• [雑誌論文] Extended investigation of the test specimen thickness (TST) effect on the fracture toughness (Jc) of a material in the ductile-to-brittle transition temperature region as a difference in the crack tip constraint - What is the loss of constraint in the TST effects on Jc? (2015)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T., Lu, K. and Fujiwara, Y.
  • 雑誌名: Engineering Fracture Mechanics 巻: 135 ページ: 286-294
  • DOI: 10.1016/j.engfracmech.2014.07.025
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A systematic investigation of T-stresses for a variety of center-cracked tension specimens (2015)
  • 著者名/発表者名: Lu, K. and Meshii, T.
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Fracture Mechanics 巻: in press ページ: 74-81
  • DOI: 10.1016/j.tafmec.2015.02.001
  • NAID: 120005604315
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Three-dimensional T-stresses for three-point-bend specimens with large thickness variation (2014)
  • 著者名/発表者名: Lu, K. and Meshii, T.
  • 雑誌名: Engineering Fracture Mechanics 巻: 116 ページ: 197-203
  • DOI: 10.1016/j.engfracmech.2013.12.011
  • NAID: 120005411697
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of T33-stress to predict the lower bound fracture toughness for increasing the test specimen thickness in the transition temperature region (2014)
  • 著者名/発表者名: Lu, K. and Meshii, T.
  • 雑誌名: Advances in Materials Science and Engineering 巻: 2014 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1155/2014/269137
  • NAID: 120005411701
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Failure Criterion to Explain the Test Specimen Thickness Effect on Fracture Toughness in the Transition Temperature Region (2013)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T., Lu, K. and Takamura, R.
  • 雑誌名: Engineering Fracture Mechanics 巻: 104 ページ: 184-197
  • DOI: 10.1016/j.engfracmech.2013.03.025
  • NAID: 120005296504
  • 査読あり
• [学会発表] J’s disability could explain all the test specimen size effects observed for the fracture toughness (Jc) of a material in the DBTT region (2015)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T.
  • 学会等名: ASME 2015 Pressure Vessels and Piping Conference
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2015-07-19 – 2015-07-23
• [学会発表] Applicability of a deterministic approach to transfer the fracture toughness Jc between different specimen thickness (2015)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T. and Lu, K.
  • 学会等名: ASME 2015 Pressure Vessels and Piping Conference
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2015-07-19 – 2015-07-23
• [学会発表] The inability of J could explain all the test specimen size effects observed for the fracture toughness (Jc) of a material in the DBTT region (2015)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T.
  • 学会等名: 13th International Conference on Engineering Structural Integrity
  • 発表場所: Manchester, UK
  • 年月日: 2015-05-19 – 2015-05-20
• [学会発表] Three-dimensional T-stresses for compact tension specimens with large thickness variation (2014)
  • 著者名/発表者名: Yang, M. and Meshii, T.
  • 学会等名: The 3rd Conference on Computational Mechanics (CCM 2014)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-11-28 – 2014-11-30
• [学会発表] Method to convert fracture toughness (Jc) of a material in the ductile-to-brittle transition temperature region from SE(B) speicmens to the 1-inch thickness (1T) CT specimen (2014)
  • 著者名/発表者名: Lu, K. and Meshii, T.
  • 学会等名: The 3rd Conference on Computational Mechanics (CCM 2014)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2014-11-28
• [学会発表] Recompilation of the decommissioned Shoreham reactor vessel steel fracture toughness data from the standpoint of the out-of-plane constraint (2014)
  • 著者名/発表者名: Lu, K. and Meshii, T.
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering (ICCMSE2014)
  • 発表場所: Athens, Greece
  • 年月日: 2014-04-04 – 2014-04-07
• [学会発表] 延性－脆性遷移温度域にある材料の破壊靭性値板厚効果に関するA533 grade B を対象とした（4δt，σ22c）破壊評価基準の適用性検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠輝，Lu Kai，高村亮太，藤田裕介，飯井俊行
  • 学会等名: 日本機械学会北陸信越支部第51期総会・講演会
  • 発表場所: 富山県立大学
• [学会発表] Constraint parameter to describe the test specimen thickness effect on ductile-to-brittle transition region constraint parameter to describe the test specimen (2014)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T., Lu, K. and Fujiwara, Y.
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences
  • 発表場所: Athens, Greece
• [学会発表] Recompilation of the decommissioned Shoreham reactor vessel steel fracture toughness data from the standpoint of the out-of-plane constraint (2014)
  • 著者名/発表者名: Lu, K. and Meshii, T.
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences
  • 発表場所: Athens, Greece
• [学会発表] Extended investigation of test specimen thickness (TST) effect on the fracture toughness (Jc) of a material in the transition temperature region as a difference in the crack tip constraint (2014)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T., Lu, K. and Fujiwara, Y.
  • 学会等名: 20th European Conference on Fracture
  • 発表場所: Trondheim, Norway
• [学会発表] Validation of the (4δt，σ22c) failure criterion to explain the test specimen thickness of A533 Grade B steel in the ductile-to-brittle transition temperature region (2014)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, Y., Lu, K., Takamura, R., Fujita, Y. and Meshii, T.
  • 学会等名: 2014 ASME Pressure Vessels & Piping Conference
  • 発表場所: Anaheim, CA, USA
• [学会発表] Understanding test specimen thickness effect on fracture toughness of a material in the transition temperature region as a difference in crack tip constraint (2013)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T., Lu, K. and Fujiwara, Y.
  • 学会等名: 13th International ASTM/ESIS Symposium on Fatigue & Fracture Mechanics
  • 発表場所: Jacksonville, FL, USA
• [学会発表] 遷移温度域にある材料の破壊靱性板厚効果を説明しうる破壊評価基準の提案 (2013)
  • 著者名/発表者名: 高村亮太，飯井俊行
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 延性‐脆性遷移温度域材料の破壊靭性値の板厚効果に関する研究（標準試験片に対する(4δt, σ22c)破壊評価基準の適用性検討） (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤原悠輝，飯井俊行
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2013 材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] Validating the Mechanical Nature of the Test Specimen Thickness Effect on Fracture Toughness in the Transition Temperature Region (2013)
  • 著者名/発表者名: Meshii, T., Lu, K. and Takamura, R.
  • 学会等名: 2013 ASME Pressure Vessels & Piping Conference
  • 発表場所: Paris
• [学会発表] 遷移温度域にある材料の破壊靭性値板厚に対する下限値のT33-stress による予測 (2012)
  • 著者名/発表者名: ル・カイ, 飯井俊行
  • 学会等名: 日本機械学会2012年度年次大会
  • 発表場所: 金沢市
• [備考] 構造健全性評価工学研究室
  • URL: http://ffg.mech.u-fukui.ac.jp/
• [備考] 業績
  • URL: http://ffg.mech.u-fukui.ac.jp/achievement.html
• [備考] http://ffg.mech.u-fukui.ac.jp