同時に多試片を処理出来るリング試験片定K値応力腐食割れ試験機の試作

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04555170
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 布村 成具 東京工業大学, 精密工学研究所, 教授 (60016764)
• 研究分担者: 山中 昇 都城工業高専, 講師 (20182579) ; 福井 泰好 鹿児島大学, 工学部, 助教授 (00117540) ; 下条 雅幸 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00242313) ; 熊井 真次 東京工業大学, 精密工学研究所, 助手 (00178055) ; 肥後 矢吉 東京工業大学, 精密工学研究所, 助教授 (30016802)
• キーワード: 応力腐食割れ / K ISCC / 定K値試験 / 電位差法 / リング試験片

研究概要

応力腐食割れ臨界応力拡大係数は厳しい環境下での構造物の機械的機能を保証する指標とし重要な値である。また応力腐食割れき裂伝播速度は定期点検と併せて構造物の安全と経済性を両立させる重要なパラメータである。統計的バラツキと時間に依存する因子を含むため、この値を高精度に求めるためには過大な設備労力と時間が必要とされ、まだ評価法は確立されていない。これらを高精度で効率的に求める方法を開発して、十分な量の試験の実行可能にして厳しい環境下で用いられる構造物や機械要素の安全を確保すること、および、評価における試験時間の寄与を明らかにすることをこの研究の目的とした。
上記の目的を達成するため1台の試験機で多数の試験片を処理出来る試験機を試作した。試作機の原理は応力拡大係数Kがき裂長さに独立なリング内き裂のK値有限要素解に基づく。複数の試験片の試験条件をそれぞれ独立に設定が可能で、計測・制御も独立に行えることが期待された。リングを縦に重ねて圧縮負荷を与える構造とした。各試験片の応力は試験片厚さを変えて調節する。1連で6個の試験片の構成を目標としたが、初年度は3個のシリーズの2連を製作し、複数き裂の計測、負荷荷重の安定性の検討を行った。当初計画では計測用停電流を各試験片に直列に流し、各試験片の電圧出力を切り替え測定する方法を試したが、電流をパーソナルコンピュータで切り替える方法で高いS/N比が得られた。また外形10mm以下の小さな試験片では(標準外形36mm)電位差法の適用が困難なためボアースコープの使用も併せて検討した。2014アルミニウム合金により実証試験を行ったところ文献値と整合あるデータが再現性良く得られた。現在広範囲な実験条件について試験を続行中であり、次年度以降データの収集と試験機構の集績化を進める。

研究成果

• [文献書誌] Shigetomo Nunomura,Yakichi Higo,Osamu Uehara: "Effect of the Corrosion Fatigue testing Frequency on the Crack Growth Rate and its model for Metals" Proceeding of international Symposium on Fatigue(FATIGUE93). (1993)
• [文献書誌] Yoko Kawa,Yakich Higo,ShIgetomo Nunomura: "高分子材料の疲労強度に及ぼす温湿度効果の影響" 機械学会論文集A. 1569-1574 (1992)
• [文献書誌] Shinji Kumai,Jianqun Hu,Shigetomo Nunomura etal.: "Hardness Characteristics in Aged Particulate SiC0A356 Aluminum Alloy Composites" Scripta metallugica. (1992)
• [文献書誌] Shigetomo Nunomura,Tohru Nishijima,Yakichi Higo etal.: "Tensile Properties Evluation Using a TEM Disk Size Specimen" Small Specimen Techniques and Their Applications to Nuclear Reactor Vessel Thermal Annealing and Plant Life ASTM STP 1204. (1993)
• [文献書誌] Shigetomo Nunomura,Shinji Noguchi,Yuichi Okamura etal.: "Two Micro Fatigue Test Methods for Irradiated Materials" Small Specimen Test Techniques and Their Applications to Nuclear Reactor Vessel Thermal Annealing and Plant Life ASTM STP 1204. (1993)
• [文献書誌] Shigetomo Nunomura,Yoshihiko Oda: "mixes mode Fatigue Crack Propagation Test using Cracked Ring" International Journal of Fatigue and fracture. (1993)
• [文献書誌] 布村 成具: "徴小試験片材料評価技術の進歩(分担)" 日本原子力学会, 24 (1992)