応力分布スケーリング新手法確立による破壊靱性値温度依存性予測法構築への展開

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K06050
• 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: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 飯井 俊行 福井大学, 学術研究院工学系部門, 教授 (10313727)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 破壊靱性値 / 延性ー脆性遷移温度域 / 温度依存性 / 引張試験 / 降伏応力 / マスターカーヴ

研究成果の概要

き裂部材の構造健全性評価に使用される，材料強度：破壊靱性値Jcは，100℃の温度変化に対し約1,400％変化する，ことから，大きな温度変化を受ける部材が検討対象となる場合は，必要なJcデータを揃えることに大きな労力が費やされてきた．本研究では，「すべり起因へき開破壊の場合には破壊時の応力が温度によらない」との知見に着目し，異温度下σ22分布をスケーリングする手法(T-スケーリング法)を確立し，基準温度下最小の試験数，そしてJcが必要となる他温度における引張試験数本で取得可能とするCDS法を構築し，CDS法の妥当性を原子力圧力容器(RPV)鋼8種，非RPV鋼7種の661データを用いて示した．

自由記述の分野

材料力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の成果により，き裂部材の材料強さJcの値を広範囲の温度に対し，一温度のJcと降伏応力σ0から予測可能となった．今後インフラの経年劣化が進む中で，試験片に使用できる部材材料が限定される構造物がほとんどであり，本手法は劣化後のその場強度，特に温度依存性の把握を容易に可能とすることが期待される．
学術的意義は，Jcがき裂のない試験片で求められている引張強度（例えば，降伏応力σ0）の一表現である可能性が示唆されたことである．この知見についてはさらなる検討が必要であるが，この場合にはき裂部材，非き裂部材の強度データという仕分けが不要になり，き裂の力学である破壊力学に一石を投じる可能性を秘めている．