|
多軸応力下におけるクリ-プ疲労相互作用に基く、材料の破損と変形挙動に関する知見を集積し、その寿命評価法を確立することを目的として、304ステンレス鋼中空円筒試験片に、650℃大気中で、軸歪と剪断歪の重畳する、歪制御二軸比例負荷のクリ-プ疲労試験を実施した。併せ、比較の基準を得る目的で、同一材料の単軸引張圧縮歪制御のクリ-プ疲労試験を650℃の大気中及び高真空中で実施した。得られた応力歪応答を解析し、有効応力と内部応力を決定し、それらと、応力歪応答挙動並びにクリ-プ疲労寿命との関連を検討し、以下の知見を得た。
有効応力と内部応力には異方性が発生する。Von Misesの相当応力により整理した場合、その歪速度依存性は軸応力と剪断応力の比により変動する。結局、有効応力の剪断成分は時間非依存の、垂直成分は時間依存の変形挙動を支配する。さらに、応力緩和は二成分からなり、有効応力の緩和と円部応力の緩和の双方が発生するが、前者は緩和速度が高くかつ、早期に収束し、後者は緩和速度が遅く、かつ、収束も遅い。
これら、有効応力、円部応力の挙動とクリ-プ疲労寿命の間には強い相関があり、有効応力の最大分解剪断成分の非弾性歪積分は、時間非依存損傷のうち、環境非依存成分を、有効応力の最大垂直成分は、時間非依存損傷の環境依存成分を、それぞれ、支配する。
時間依存損傷は、環境効果に支配されず、最大主有効応力の時間積分によって良く記述される。
以上の知見に基き、環境効果とも考慮に入れた、一般の多軸負荷に対して適用可能な、クリ-プ疲労寿命予測式を作成した。
|
