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2018 年度 実績報告書

マルチマイクロプローブ電位差法によるその場損傷評価法および寿命予測法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 16K06052
研究機関東京理科大学

研究代表者

中曽根 祐司  東京理科大学, 工学部機械工学科, 教授 (10266918)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード寿命予測 / 微小分布き裂 / 直流電位差法 / マルチマイクロプローブ / 高温低サイクル疲労 / クリープ / 非破壊検査 / 確率・統計的取扱い
研究実績の概要

ほぼ本年度の研究計画通りに研究が進められ,昨年度に引続き高い温度域(923K)でのSUS316L鋼製中実および中空丸棒試験片の低サイクル疲労ならびに中実丸棒のクリープ損傷過程に本研究で開発した方法を適用し,開発したマルチマイクロプローブ電位差法による新しい劣化・損傷のその場非破壊検出・評価法を適用し,その適用可能性を示すとともに,各温度域・各損傷形態における破壊機構の相違を明らかにした.
(1) 中実および中空丸棒試験片の高温低サイクル疲労損傷過程の相違を明らかにした.中空丸棒試験片では,丸棒の内外両表面が高温環境に暴露されたにも関わらず,中実よりも発生するき裂の数が少なかった.そのため,電位差の変動係数(σV)の疲労寿命比(N/Nf)に対する変化(σV-N/Nf関係)は,中空の方が中実よりも小さかった.その結果,σV-N/Nf関係の折曲り点が高寿命比側に現れ,中実に比べて予測能が低下した.
(2) 中実試験片のクリープ損傷過程の試験温度による損傷・破壊機構の相違を明らかにし,この破壊機構の相違により寿命予測法に影響が出ることが明らかとなった.すなわち,低温(873K)のクリープでは,微小き裂の発生が少なく,くびれによる断面積の減少によって破壊が生じることが多く,少数派の大きなき裂によるばらつきはあまり大きくならないため,くびれ部における電位差の減少,すなわち,電位差の平均μVの増加が顕著となるため,μV-N/Nf関係の折曲り点が0.9Nfにより明瞭に現れ,σV-N/Nfではなく,μV-N/Nf関係により寿命予測が可能となった.これに反して,高温(948K)クリープでは,くびれ部を含む試験片全体でき裂の発生数が多くなり,少数派の大きなき裂も現れるため,寿命後期でσV,μVのどちらも急激に増加するため,σV-N/Nf,μV-N/Nf,どちらの関係を使っても寿命予測は可能となった.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) 図書 (4件)

  • [雑誌論文] New DC Potential Difference Method Applied to Residual Life Prediction of High-temperature Fatigue of Austenitic Stainless Steel SUS 316L Involving Multiple-site Small Cracks2018

    • 著者名/発表者名
      Shio Nakanishi and Yuji Nakasone
    • 雑誌名

      International Journal of Engineering Research and Sciense & Technology

      巻: 7 ページ: 1-14

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] マルチ・マイクロプローブ直流電位差法によるオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lのクリープ寿命予測に及ぼす環境温度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司、中西紫緒
    • 雑誌名

      第27回MAGDAコンファレンス講演論文集

      巻: - ページ: OS7-1-1~4

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 高温疲労破壊過程における複数き裂周りの電位差分布の変化のFEM解析2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司、金本光平
    • 雑誌名

      第27回MAGDAコンファレンス講演論文集

      巻: - ページ: OS7-2-1~4

    • 査読あり
  • [学会発表] 微小分布き裂の極値統計解析によるSUS316L鋼のクリープ寿命推定2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司、山口遼
    • 学会等名
      日本機械学会
  • [学会発表] マルチ・マイクロプローブ直流電位差法によるオーステナイト系ステンレス鋼SUS316Lのクリープ寿命予測に及ぼす環境温度の影響2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司,中西紫緒
    • 学会等名
      日本AEM学会
  • [学会発表] 高温疲労破壊過程における複数き裂周りの電位差分布の変化のFEM解析2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司,金本光平
    • 学会等名
      日本AEM学会
  • [図書] 金属疲労の基礎とFEM解析・寿命評価および耐疲労設計への応用2019

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司
    • 総ページ数
      116
    • 出版者
      株式会社日本テクノセンター
  • [図書] Engineering Analysis with ANSYS Software, 2nd ed.2018

    • 著者名/発表者名
      Tadeusz A. Stolarski, Yuji Nakasone and Shigeka Yoshimoto
    • 総ページ数
      562
    • 出版者
      Elsevier Butterworth-Heinemann
    • ISBN
      978-0081021644
  • [図書] 金属の疲労破壊のメカニズムと寿命予測、破面解析2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司
    • 総ページ数
      101
    • 出版者
      株式会社 技術情報協会
  • [図書] 金属材料の破面解析とその評価法2018

    • 著者名/発表者名
      中曽根祐司
    • 総ページ数
      78
    • 出版者
      株式会社 情報機構

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公開日: 2019-12-27  

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