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過大な圧縮荷重がき裂進展挙動に及ぼす影響

Effect of excessive compressive loading on the crack growth behavior

山口 義仁 ; Li, Y.* ; 杉野 英治*; 勝山 仁哉  ; 鬼沢 邦雄 

Yamaguchi, Yoshihito; Li, Y.*; Sugino, Hideharu*; Katsuyama, Jinya; Onizawa, Kunio

国内の原子力発電所は、新潟県中越沖地震や東北地方太平洋沖地震など従来の設計条件を超えるような非常に大きな地震動を経験していることから、き裂等の経年劣化を考慮した配管など原子炉機器の耐震安全評価が重要な課題となっている。本研究では、配管材料を用い、地震動を模擬した小規模降伏条件を超える過大な圧縮荷重を含む繰返し荷重によるき裂進展試験を実施し、圧縮荷重がき裂進展挙動に及ぼす影響を調べた。その結果、過大な圧縮荷重によりき裂進展が加速されることを確認し、この加速効果と圧縮荷重によるき裂開閉口挙動との関係性を考察した。有限要素法解析の結果も踏まえ、き裂先端の塑性域寸法とき裂長さ及びき裂開口荷重を用いて、過大な圧縮荷重によるき裂進展加速効果を評価する手法を提案するとともに、き裂進展加速効果を保守的に評価可能であることを示した。

In recent years, Japanese nuclear power plants experienced multiple large earthquakes, such as Niigata-ken Chuetsu-Oki Earthquake in 2007 and the Great East Japan Earthquake in 2011. Therefore, it is very important to assess the structural integrity of reactor piping under such a large earthquake when a crack exists in the piping. In this work, An effect of excessive compressive loading on the crack growth behavior of piping materials has been studied through cracked plate testing. It was observed that excessive compressive loading had an acceleration effect on crack growth rate. The evaluation method using J-integral has been proposed for the acceleration effect of crack growth rate. It was indicated that the acceleration effect by excessive compressive loading for the condition beyond small-scale yielding could be conservatively evaluated using the proposed method.

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