Spectra thermal fatigue tests under frequency controlled fluid temperature variation; Strength tests

流体温度変動周波数制御型熱疲労試験SPECTRA; 強度試験

川崎 信史 ; 長谷部 慎一; 小林 澄男; 笠原 直人

Kawasaki, Nobuchika; Hasebe, Shinichi; Kobayashi, Sumio; Kasahara, Naoto

熱疲労試験設備SPECTRAを用いて、正弦波状の流体温度変動を与える熱疲労試験が実施された。流体温度変動の周波数は、0.05, 0.2, 0.5Hzが用いられている。所定の熱疲労サイクル数の疲労試験ののち、円筒試験体の内表面にき裂発生を確認した。0.05Hzの温度変動にて発生したき裂は、0.5Hzの温度変動のき裂と比較し、同一温度振幅,同一試験サイクル条件で、発生き裂個数が多く、き裂深さもより深いものであった。また、0.05Hz条件でのき裂発生領域は、0.5Hz条件のものよりも大きかった。周波数応答関数法を用い、疲労寿命の評価を実施し、試験結果と比較した。試験結果には、疲労寿命に対する周波数依存性が観察され、周波数応答関数法は、この依存性を評価できていた。試験結果は、周波数応答関数法に基づく疲労評価が妥当であることを示している。

Thermal fatigue strength tests subjected to sinusoidal fluid temperature waves were performed by the SPECTRA test facility, where frequencies were 0.05, 0.2, and 0.5Hz. Cracks were observed on the inner surface of cylindrical test pieces after testing. 0.05Hz's wave caused a greater number of and deeper cracks than 0.5Hz's wave under the same fluid temperature range and the same fatigue cycles. The crack initiation region of the 0.05Hz's wave was larger than for the 0.5Hz's wave. Estimated fatigue failure cycles based on the frequency transfer functions were compared with test results. Frequency-dependency in failure cycles was observed through these test results, and frequency transfer functions could estimate this dependency. The test results supported the fatigue damage evaluation method with frequency transfer functions.