Inelastic structural design approach using their relaxation locus

応力緩和軌跡を利用した非弾性設計法

笠原 直人

kasahara, Naoto

高温低圧機器の構造不連続部では、ひずみ集中による強度低下を考慮した評価が必要となる。本研究では、弾塑性とクリープによる構造不連続部のひずみ集中挙動に関して以下を明らかにした。ひずみ集中係数は、材料の構成方程式および応力緩和時間の各因子に依存して変化するが、ひずみ集中の要因であり応力とひずみの再配分は一本の応力緩和軌跡上で生じる。上記の応力緩和軌跡は構成方程式に鈍感であり、その理由は、応力ひずみの再配分特性がひずみ集中部を拘束する弾性領域のコンプライアンス特性によって規定されるためである。構造不連続部では、応力緩和の進展に伴う弾性領域の拘束力低下によって系のコンプライアンス特性が変化するため、応力緩和軌跡が曲線になる。さらに、上記メカニズム分析結果に基づき、応力緩和軌跡の変化をモデル化した力学モデルを考案すると共に、本モデルを利用した非弾性設計アプローチを提案した。尚、本内容は1999年9月から2000年8月までの期間にCEAカダラッシュ研究所にて実施した業務の一部である。

Elevated temperature structural design codes pay attention to strain concentration at structural discontinuities due to creep and plasticity, since it causes to enlarge creep-fatigue damage of materials. One of the difficulties to predict strain concentration is its dependency on loading, constitutive equations, and relaxation time. This study investigated fundamental mechanism of strain concentration and its main factors. The results revealed that strain concentration was caused from strain redistribution between elastic and inelastic regions, which can be quantified by the characteristics of structural compliance. Characteristic of compliancc is controlled by elastic region in structures and is insensitive to constitutive equations. It means that inelastic analysis is easily applied to get compliance characteristics. By utilizing this fact, simplified inelastic analysis method was proposed based on charactelistics of compliance change for prediction of strain concentration.