The Multiaxial creep-fatigue failure mechanism of Mod. 9Cr-1Mo steel under non-proportional loading; Effect of strain energy on failure lives

非比例負荷におけるMod.9Cr-1Mo鋼の多軸クリープ・疲労破壊機構; 破壊に及ぼすひずみエネルギーの影響

小川 文男*; 中山 雄太*; 旭吉 雅健*; 橋立 竜太 ; 若井 隆純 ; 伊藤 隆基*

Ogawa, Fumio*; Nakayama, Yuta*; Hiyoshi, Noritake*; Hashidate, Ryuta; Wakai, Takashi; Ito, Takamoto*

改良9Cr-1Mo鋼の非比例多軸クリープ疲労負荷におけるひずみエネルギーベースの寿命評価法を提案する。非弾性ひずみエネルギー密度は、ヒステリシスループ内の面積として算出した。また平均応力の影響を実験的に検討し、非弾性ひずみエネルギー密度とクリープ疲労寿命の関係を調べた。ヒステリシスループの調査から、最大応力の低下は破損寿命の延長につながるが、ひずみ保持中の応力緩和は強度低下を引き起こすことがわかった。そこで、ヒステリシスループの最大応力とひずみ保持中の最小応力の影響を考慮した非弾性ひずみエネルギー密度の補正法を提案し、単軸および非比例多軸荷重のひずみエネルギー密度を求めた。これらの結果をもとに、非比例多軸荷重下でのクリープ疲労寿命を支配するメカニズムについて考察した。

The strain energy-based life evaluation method of Mod. 9Cr-1Mo steel under non-proportional multiaxial creep-fatigue loading is proposed. Inelastic strain energy densities were calculated as the areas inside the hysteresis loops. The effect of mean-stress has been experimentally considered and the relationship between inelastic strain energy densities and creep-fatigue lives was investigated. It was found from the investigation of hysteresis loops, the decrease in maximum stress leads to prolonged failure life, while stress relaxation during strain holding causes strength reduction. The correction method of inelastic strain energy density was proposed considering the effect of maximum stress in hysteresis loop and minimum stress during strain holding, and strain energy densities for uniaxial and non-proportional multiaxial loading were obtained. Based on these results, the mechanisms governing creep-fatigue lives under non-proportional multiaxial loading have been discussed.