| 研究課題/領域番号 |
17560059
|
|---|
| 研究機関 | 岩手大学 |
|---|
研究代表者 |
片桐 一宗 岩手大学, 工学部, 教授 (90029893)
|
|---|
| 研究分担者 |
笠場 孝一 岩手大学, 工学部, 助教授 (00271841)
藤代 博之 岩手大学, 工学部, 教授 (90199315)
|
|---|
| キーワード | 高温超電導体 / 熱疲労 / 引張り試験 / 破壊靭性試験 / 有限要素解析 / 非定常熱応力 / 熱物性値 / 結晶異方性 |
|---|
| 研究概要 |
Dy123高温超電導バルク単結晶および金属-バルク複合体の冷却に伴う熱衝撃、熱疲労および拘束下の熱応力破壊について実験的な評価を行うとともに応力解析を行い、以下の成果を得た。
小型および中型試料の熱衝撃および熱疲労試験
バルクから切り出した小型(代表寸法3mm)および中型(15mm)のバルク試料に液体窒素への急浸漬による過渡的な熱応力による熱疲労負荷を加えた。小型試料においては10サイクルから100サイクルの熱疲労によってa軸方向引張り強度およびc軸負荷の3点曲げ破壊靭性値に変化が見られなかった。100サイクルの熱履歴を受けた中型試料から切り出したa軸方向引張り強度には変化が見られなかったが、c軸方向引張り強度は75%に低下した。側面の同一箇所の組織観察によれば、c軸に垂直なき裂が熱サイクルにより進展していることが確認された。
これらのバルク試料の冷却過程における非定常な熱応力をANSYSにより有限要素解析した結果、試料に発生する最大熱応力の値が、小型および中型試料に関する上記の強度低下を説明できることを明らかにした。
バルク-金属接合複合体の強度評価
端部を熱膨張率および弾性係数の異なる(1)アルミ合金および(2)チタンなどの棒に直接あるいは(3)同一バルク材の中間層を介して接合拘束したバルク試験片の極低温における引張り試験を行なった結果、上記の順に強度は高くなった。これらの値は定常熱応力およびその後の負荷による変形過程の応力状態を、有限要素応力解析により計算した応力の値とよく対応した。
極低温熱物性の評価
冷凍機伝導冷却型の極低温熱物性評価装置を用いて、上記の熱応力解析に必要なバルクおよび接合する金属の熱応力に関与する熱伝導率、熱膨張率および比熱の293Kから20Kまでの温度依存性を結晶方位依存性も含めて評価することが出来、有効に活用できた。
|
