高温構造材料の劣化・破壊予測に関する損傷力学的研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05452125
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 村上 澄男 名古屋大学, 工学部, 教授 (10023053)
• 研究分担者: 河井 昌道 筑波大学, 構造工学系 (90169673) ; 金川 靖 名古屋大学, 工学部, 助教授 (90023481) ; 田中 英一 名古屋大学, 工学部, 助教授 (00111831)
• キーワード: 高温構造材料 / 損傷 / 破壊 / 構造式 / き裂進展 / 寿命評価 / 損傷力学 / 有限要素法

研究概要

本研究では、金属材料の高温における変形・損傷を対象とし,損傷力学と有限要素に基づく局所的破壊解析法を展開し,高温構造要素の劣化・損傷から巨視的き裂の発生・発達に至る全過程を正確に解析する手法を開発する.また,これとともに,この解析方法の妥当性を実験的に検討する.
本年度の研究実績は次のとおりである.
1)き裂進展ならびに切欠材とともに,一様応力・ひずみ場からの損傷・破壊過程を解析し,解析結果の有限要素依存性は,応力解析への完全塑性変形の導入,き裂先端での応力値の制限のほか,局所的損傷臨界値の検討的特性を組込むことによって著しく改良できた.
2)解析結果の有限要素依存性は,き裂先端での応力集中の要素寸法依存性だけではなく,損傷発展式における数学的不安定性も大きな要因となることを明らかにした.
3)新しく開発した損傷・破壊解析法により,高温構造要素中の2円孔からのクリープき裂展開過程を解析し,要素全領域の損傷・破壊過程をコンピュータ画像としてシミュレートした.解析結果をクリープき裂進展実験結果と比較し,その精度を確かめた.

研究成果

• [文献書誌] S.Murakami: "Analysis of Elastic-Viscoplsstic Spall Damage Bosed on Continuum Damage Mechanics" Proc.5et.Int.Symp.on Plasticity Dynamiu Plasticity and Structure Behaviors,Gordon and Breach Publishers. 115-118 (1995)
• [文献書誌] S.Murakami: "Mesh-Dependence in Local Approach to Crup Fracture" International Journal of Damage Mechanics. 4-3. 1230-250 (1995)
• [文献書誌] S.Murakami: "Damage Localigation and Effects of Plasticity on Mosh-Dependence of Local Approch to Creep Fracture" Proc.5et.Int.Symp.on Plasticity Dynamiu Plasticity and Structure Behvmiors,Gordon and Breach Publishers. 393-396 (1995)
• [文献書誌] Y.Ohmi: "Hardening Parameter for Viscoplastic Conatitutive Models of Cyclin Deformation of Type 316 Stainles Steel at High Temperatune" Proc.5et.Int.Symp.on Plasticity Dynamiu Plasticity and Structure Behaviors,Gordon and Breach Publishers. 713-716 (1995)
• [文献書誌] K.Hayakawa: "Obserration of Elastoplastic Damrage of Metals Under Combined State of Stress and Its Mochanical Modeling" Proc.5et.Int.Symp.on Plasticity,Dynamiu Plasticity and Structure Behaviors,Gordon and Breach Publishers. 771-774 (1995)
• [文献書誌] S.Murakami: "Application of Continumm Damage Mechanics to Fracture Analysis and Its Related Probloms" Computational Mechanics′95,Proc.ICES′95 Springer-Verlag. 1. 1164-1169 (1995)
• [文献書誌] Y.Lin: "Mesh-Dependonce and Damage Lacaliyation in Creep Fsacture Anelysis to a Plate with ircular Cut-Out" Computetional Mechanics′95,Proc.ICES′95 Springer-Verlag. 2. 2081-2086 (1995)
• [文献書誌] 劉 彦: "クリープ破壊に対する局所的解析法の有限要素依存性" 日本機械学会論文集,A編. 61-589. 2030-2036 (1995)
• [文献書誌] 劉 彦: "損傷発展式の応力敏感性と局所的解析法における有限要素依存性" 材料. 44-507. 1417-1422 (1995)
• [文献書誌] 村上澄男: "損傷力学と破壊解析に対するその応用" 応用数理. 5-4. 43-59 (1995)
• [文献書誌] 早川邦夫: "熱力学的構成式による弾塑性-損傷材料の構成式と異方損傷発展式" 材料. 45-2. 176-182 (1996)
• [文献書誌] 早川邦夫: "弾塑性-損傷材料のモデル化に対する実験的検討(多軸組合せ負荷における損傷面の検討" 材料. 45-5. (1996)
• [文献書誌] 大見泰明: "316ステンレス鋼の高温繰返し変形に対する非弾性構成式の定式化第1報,硬化変数挙動の検討と発展式の提案" 日本機械学会論文集,A編. 61-590. 2206-2213 (1995)
• [文献書誌] 大見泰明: "316ステンレス鋼の高温繰返し変形に対する非弾性構成式の定式化第2報,広い温度範囲への適用性の検討" 日本機械学会論文集,A編. 61-590. 2214-2221 (1995)
• [文献書誌] 田中英一: "繰返し軟化の温度変動履歴依存性を考慮した9Cr-1M.鋼に対する統一型非弾性構成式の定式化" 日本機械学会論文集,A編. 62. (1996)