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山口 義仁; 勝山 仁哉; Li, Y.
溶接構造シンポジウム2017講演論文集, p.21 - 27, 2017/12
設計上の想定を超える地震動による応答荷重における亀裂進展を評価するためには、荷重条件が小規模降伏条件を超える可能性や、荷重振幅の大きさが不規則に変化することを考慮する必要がある。特に、大きな卓越荷重を受けた後の亀裂進展では、負荷履歴による亀裂前縁応力分布の変化や亀裂鈍化の影響を考慮することが重要である。本研究では、地震動による応答荷重を単純化した卓越荷重を含む繰返し荷重による亀裂進展試験や試験を模擬した有限要素解析を実施し、亀裂進展に及ぼすこれらの影響を評価した。また、これらの評価を踏まえ、亀裂前縁応力分布の変化や亀裂鈍化の影響を考慮した地震時亀裂進展評価手法を提案した。さらに、模擬地震応答荷重負荷による亀裂進展試験を実施し、測定した亀裂進展量と提案した手法によるその予測値を比較することで、提案した手法の妥当性を確認した。
西 宏; 衛藤 基邦; 橘 勝美; 小泉 興一; 中平 昌隆; 高橋 弘行*
Fusion Engineering and Design, 58-59, p.869 - 873, 2001/11
被引用回数：2 パーセンタイル：19.60(Nuclear Science & Technology)ITERの真空容器は2重壁構造を採用して2重壁内側からの溶接ができないため、不溶着部を有する構造となる。本研究では、ITERに採用予定の部分溶込み溶接継手について、継手や溶接金属の疲労試験より疲労特性を明らかにするとともに、有限要素法による継手部の弾塑性応力解析を行い、破壊力学的手法を用いた疲労寿命の予測を行った。得られた結論は以下の通りである。(1)不溶着部はき裂と同様な挙動を示し、溶接継手の疲労寿命の大部分はき裂伝播寿命であった。(2)継手の疲労き裂伝播速度はき裂発生時に加速する。これは不溶着部を切欠きと考えたときの切欠き効果と考えられる。(3)溶金のき裂伝播速度から破壊力学的手法を用いて継手の疲労寿命を予測できる。(4)不溶着部の長さが短くても不溶着部は継手の疲労強度を大きく低下させる。
西 宏; 衛藤 基邦; 橘 勝美; 中平 昌隆
Transactions of 16th International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-16) (CD-ROM), 8 Pages, 2001/08
ITERの真空容器は2重壁構造を採用し、不溶着部を有する構造となる。本研究では、ITERに採用予定の部分溶込みを有するT継手(外壁とリブ)と突き合わせ継手(外壁と外壁)について、継手や溶着金属の疲労試験を行い、疲労寿命や疲労き裂伝播速度を明らかにした。また有限要素解析を用いて両継手不溶着部の応力拡大係数範囲を計算し、継手と溶着金属の疲労き裂伝播速度を比較した。さらに破壊力学的手法を用いて継手の疲労寿命を計算し、不溶着部の長さが変化したときの疲労強度を予測した。その結果、以下のことがわかった。いずれの継手の不溶着部も先端が鋭くき裂と同様に挙動し、溶着金属部へ伝播する。したがって継手の疲労強度は不溶着部を持たない母材に比べ非常に低下する。また、継手と溶着金属の疲労き裂伝播速度は応力拡大係数範囲で整理でき両者は良く一致し、破壊力学的手法に基づい手計算した継手の疲労寿命は実験より得られた疲労寿命と良く一致する。さらに継手の不溶着部の長さが短く(1mm)なっても疲労強度は母材に比べ大きく低下する。
後藤 正宏*; 宇野 三佐子*; 斉藤 正克*; 秦野 歳久
Fusion Technology 1998, 1, p.177 - 180, 1998/00
ブランケット設計において第一壁と遮蔽体はHIP(熱間静水圧)法を用いて接合されることになっている。本研究では、その結合部の破壊挙動評価を目的として弾塑性破壊靱性試験と疲労き裂伝播試験を行い、その結果を報告する。弾塑性破壊靱性試験で、HIP温度の違う3種類の接合材を用いて試験した。試験結果からHIP温度1050
Cが最も高い靱性値を示した。これは日本が提案しているブランケットモジュール製作時のHIP温度の妥当性を示した。そのHIP接合材を用いて各種のき裂伝播試験を行い、設計に寄与するデータが得られた。
parameter加治 芳行; M.Roedig*; 菊地 賢司
Int. J.Press. Vessels Piping, 75(15), p.1065 - 1074, 1998/00
被引用回数：2 パーセンタイル：31.91(Engineering, Multidisciplinary)鉄基超耐熱合金Alloy800を用いて種々の温度応力条件下でクリープき裂伝播試験を行い、DEN(Double-Edge Notched)及びCT(Compact Tension)試験片の高温でのき裂伝播速度の評価に対して、Qパラメータを適用した。Qパラメータを積分することにより求められるパラメータを用いて種々の温度応力条件下でのDEN、CT及び平滑試験片のクリープ破壊時間を評価した。その結果、Alloy800のDEN試験片の結果より求めたQパラメータによってCT試験片のクリープき裂伝播速度を異なったデータバンドとして評価できること、クリープ破断時間に及ぼす試験片形状及び荷重メカニズムの影響をQパラメータを積分することにより求めたパラメータにより比較評価できることを明らかにした。
加治 芳行; 菊地 賢司
日本材料強度学会誌, 30(2), p.59 - 73, 1996/00
高温クリープ条件下で使用される高温機器において、供用中に発見されるき裂について伝播特性をあらかじめ把握し、引き続く高温荷重に対する余寿命を推定する手法を明らかにすることは実用上重要である。本論文では、Fe基耐熱合金のAlloy800を用いて、種々の温度・応力条件下でのクリープき裂伝播試験を行い、Qパラメータを求めき裂伝播速度を評価した。また超高温延性材料であるAlloy800とNi基耐熱合金のハステロイXRに対して、同一のQパラメータ及びクリープ積分Cパラメータによってき裂伝播速度を比較評価した。さらにQパラメータによって表されるパラメータによって、両材料のクリープ破断寿命を比較評価し、このパラメータによって、材料による特性の相違や試験片の形状効果等を評価できることを明らかにした。
parameter加治 芳行; 菊地 賢司; 横堀 寿光*
Engineering Fracture Mechanics, 50(4), p.519 - 528, 1995/00
被引用回数：5 パーセンタイル：30.02(Mechanics)ハステロイXRについて高温クリープ条件下のき裂伝播速度をQパラメータおよびCパラメータによって評価し比較検討した。さらにQパラメータから導いたクリープ破壊寿命とひずみ速度との関係は、平滑材と切欠き試験片のクリープ破壊寿命を比較評価することが可能であることを示した。Qパラメータによって表されるクリープき裂伝播速度式を積分してLarson-Millerパラメータと形式的に同一のパラメータが導かれるが、これにより平滑材と切欠き材のクリープ破壊寿命を同一のパラメータにより比較評価し、クリープ破壊寿命に及ぼす切欠き効果を明らかにした。
荒井 長利
日本機械学会第8回計算力学講演会講演論文集, 0, p.65 - 66, 1995/00
エンジニアリングセラミックス系材料は一般に多孔質の多結晶体である。このマイクロないしメソスケールの気孔の存在が材料の熱的、機械的性質に重大な影響を及ぼす。本研究では、黒鉛材の疲労現象において、単純引張り負荷に比較して、引張り/圧縮の両振り負荷で疲労寿命が短縮する挙動を採り上げた。その原因を、潜在き裂に圧縮応力が作用する時のマイクロメカニクス計算により考察した。Horiiらの基本理論に準拠し、原子炉用黒鉛PGXの強度、破壊力学的性質を適用した。計算では、圧縮応力下において潜在微視き裂から発生する2次き裂(モードI型の引張りき裂)の発生とその先端応力拡大係数を評価した。この結果、マイクロクラックに特有の破壊力学特性から、実験での圧縮応力レベルでも、き裂の成長が起こりうること、そして、これらの無数の2次き裂の存在が、両振り応力サイクル下での主き裂の伝播を加速することになる、と考えられる。
パラメータによるハステロイXRのクリープき裂伝ぱ速度評価加治 芳行; 菊地 賢司; 菅江 洋行*; 横堀 寿光*
日本機械学会論文集,A, 58(548), p.515 - 519, 1992/04
超高温領域に適用可能なハステロイXRを用いて、クリープき裂進展に対するQパラメータを求め、余寿命評価への適応性を探った。その結果、以下のことがわかった。(1)ハステロイXRのクリープき裂伝播速度は、アレニウス型の温度依存性を示し、Qパラメータによって初期からよく評価できる。(2)異なった形状の試験片のき裂進展をQパラメータにより記述できることにより、超高温領域での構造設計手法における余寿命評価法として適用可能である。(3)ハステロイXRと他の材料のQパラメータを比較した結果、各係数の値は、材料のクリープ延性的性質に対して一定の傾向をもって変化している。
菊地 賢司; 横堀 寿光*; 二川 正敏; 武藤 康; 横堀 武夫*
Eng.Fract.Mech., 28(3), p.345 - 360, 1987/03
Ni基耐熱合金の両側切欠き材を用いて、1073kの高温真空中におけるクリープ・疲労き裂の力学挙動を調べた。試験は応力上昇時間と一定応力保持時間を系統的に変化させて行った。その結果、き裂発生挙動は負荷応力波形に関わらず時間依存型の特性を示し、かつ応力上昇時間はクリープ損傷に対し休止効果としての意味を持つこと、及びき裂成長速度は切欠き開口変位速度と対応していることなどを明らかにした。
柴田 勝之; 横山 憲夫; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎
JAERI-M 84-037, 85 Pages, 1984/03
配管疲労試験ではこれまでに各種の配管試験体を供試体に用いた疲労試験および、その他材料特性試験や平板試験等を実施してきた。本報はそのうち平板試験、直管試験および曲管試験についてまとめたものである。平板試験では、複数表面欠陥付平板試験体を用いた疲労試験を行い、表面欠陥伝播における自由表面効果および隣接欠陥の干渉効果について検討した。また、この結果を基に複数表面欠陥の伝播評価法を提案した。直管試験および曲管試験では複数内面欠陥付直管および曲管試験体を供試体とした疲労試験を実施し、配管内面における複数欠陥からの疲労き裂伝播挙動を調べた。以上の試験から得られた複数欠陥の伝播挙動といくつかの方法によるき裂伝播評価法結果とを比較した。
柴田 勝之; 川村 隆一; 横山 憲夫
JAERI-M 83-021, 27 Pages, 1983/02
構造物の溶接部では溶接に基因した破損の事例がしばしば見られる。溶接部における破損原因のひとつとして溶接残留応力の存在が指摘されており、その影響を明らかにすることが研究課題のひとつとなっている。本研究ではき裂伝播時における溶接残留応力の影響を明らかにするための一連の試験を進めている。本報告書では、上記試験研究のうち、き裂伝播にともなう残留応力の解放・再分布挙動を調べた3ケースの実験結果およびFEM解析結果についてまとめた。実験は溶接残留応力を付加した中央き裂試験片を用いて実施した。実験および解析結果からき裂伝播にともなって残留応力がき裂前方へと再分布される様子や、き裂通過後における塑性変形の挙動等について明らかにした。
柴田 勝之; 横山 憲夫; 大場 敏弘; 川村 隆一; 宮園 昭八郎
JAERI-M 82-208, 56 Pages, 1982/12
表面欠陥は構造機器の検査において最も頻繁に発見される欠陥のひとつであり、その伝播挙動を把握することは構造機器の安全評価上重要な課題である。これまで各種の配管疲労試験において配管試験体における複数内面欠陥の伝播挙動を調べた。今回の試験では、表面欠陥の伝播における基礎データを求める目的で表面欠陥付平板試験片の疲労試験を配管疲労試験の一環として実施した。試験結果から表面欠陥の伝播における表面効果係数および干渉効果係数の表示式が得られた。これらの係数を基に表面欠陥の伝播予測を行うとともに他の方法による予測も行い実験結果と比較した。本報で示す予測法が最も良く実験結果と一致した。
中島 伸也; 菊池 正明*; 嶋 誠之*
JAERI-M 82-149, 30 Pages, 1982/10
高温高圧純水中における配管材料のき裂伝播を測定する方法として電位差法に着目し、試験片形状、サイドグーブの有無、通電方法、電位差計測に及ぼす負荷レベルの影響等の検討を行った。この大気中での予備的試験の結果、直流電源を用い、一定時間間隔でそれの極性を交番して試験片に通電する方法を用いれば、CT試験への通電時間を短縮でき、長時間安定した計測を行なえることが明らかとなった。また、電位差計測において、負荷に伴うき裂先端の変形の影響がほとんど無視できること、疲労または静荷重によるき裂伝播においてき裂長さの比(a/w)と電位差の比(Va/Vo)により対応が見い出され、高湿高圧下での計測に可能性を見い出した。
松本 正勝; 山内 勇*; 古平 恒夫
JAERI-M 82-068, 16 Pages, 1982/07
疲れき裂進展試験におけるき裂長さの測定を自動的、連続的に行うために、直流電位差法による方法を採用した。本報告は上記の方法によって高温疲れき裂長さを電位差変化として定量的に得るために、SUS304鋼と2 1/4Cr-1Mo鋼についてキャリブレーションカーブを求めたもので高温試験においても室温と同様の精度でき裂長さの測定が可能であることがわかった。
柴田 勝之; 川村 隆一; 神野藤 保夫*
JAERI-M 8900, 75 Pages, 1980/06
構造物に生ずる破損例のうち溶接部に関係した破損の割合が非常に高く、その原因は溶接部の材質劣化、溶接残留応力、溶接欠陥等であることが知られている。このうち溶接残留応力の問題については残留応力の量的把握が困難なことからあまり明らかにされていない。本研究では疲労き裂伝播におよぼす溶接残留応力の影響を明らかにするため、溶接部周辺に引張残留応力が生ずるように製作した試験片を用い、いくつかの亀裂伝播実験を実施した。その結果溶接部周辺での疲労き裂伝播に関し、いくつかのことが明らかになった。
構造強度研究室; 電力中央研究所*
JAERI-M 8005, 50 Pages, 1979/01
本報告は原研と電中研との共同研究により、原研で実施した軽水炉用圧力容器第5号モデルおよびNSRR用インコネル718管の内圧疲水試験時にAE法を適用して、き製の伝播挙動を調べた試験結果をまとめたものである。圧力容器モデルおよびインコネル728管に予め設けた人口切欠きからのき製の伝播挙動のAE法による追跡結果では、定性的にAEがその挙動よく表わしていることが明らかとなった。しかし、同時に計測を行った電位差法(スメックゲージ)によるき製伝播長さの測定結果と定量的に比較することは、現時点では困難であり、今後まだ開発すべき要素が多いように思われる。また、圧力容器および配管等の構造物モデルによる内圧負荷試験では、試験時に発生するノイズの問題も今後解決しなければならない要素の一つであろう。
宮園 昭八郎; 植田 脩三; 古平 恒夫; 柴田 勝之; 磯崎 敏邦; 中島 伸也
3nd.Int.Conf.on Pressure Vessel Technol.Pt.2, p.741 - 748, 1977/00
軽水炉用圧力容器に取り付けてある一次冷却系配管のノズル部の内面コーナの最大応力発生点に万一欠陥が存在している場合を想定して、この欠陥からき裂がどのように伝播していくかを明らかにするため、ノズル付圧力容器モデル(銅製)を用いて内圧繰返し試験を実施した結果について述べた報告書である。圧力容器モデルに取りつけたノズルは現在運転または建設中の軽水型動力炉に使用されているノズルのモデルであり、取りつけた3個のノズルの内面コーナにそれぞれA型(深さ:3mm、切欠き底:直線状)およびB型(深さ:3mm、切欠き底:円弧状)の2種類の切欠きを加工した。内圧繰返し試験は常温で0
110kg/cm
の条件で実施した。約29,200サイクルで1個のノズルの切欠き部から貫通し、媒体が漏洩した。これらの試験結果から、ノズル部のき裂伝播速度は約10
mm/サイクルのオーダであることが明らかとなった。なお、き裂長さはスメックゲージ、き裂ゲージおよび破断面のストライエーションから求めた。
柴田 勝之; 川村 隆一
圧力技術, 14(4), p.169 - 176, 1976/04
本研究では内圧負荷を受ける配管構造物の疲れき裂伝播挙動および不安定破壊発生挙動を把握する目的で、構造物モデルによる実験を行った。 実験は2種の板厚のZr合金管試験片を使用し、平均応力と応力レベルを変えて行い、き裂伝播挙動におよぼす効果を調べた。さらに疲れき試験終了後内圧負荷による破壊実験を実施し破壊発生基準の検討を行なった。 実験結果を要約すると、1)き裂伝播速度は次式で表現される da/dn=A
(1-R
)・
K/〔(1-R)K
-K〕 2)またZr合金管の破壊条件は次式となった (
)
=564a
a:破壊発生き裂半長 :周方向応力
柴田 勝之; 川村 隆一
圧力技術, 14(3), p.127 - 134, 1976/03
変動内圧負荷を受ける配管構造物において、軸方向き裂の伝播問題は工学上きわめて重要である。本論ではこの問題に関して、構造物モデルを供試体として繰返し内圧試験法によるき裂伝播試験を実施した。実験は約120
mmのZr合金管を供試試験体に用い、貫通き裂および未貫通き裂伝播挙動に関して応力およびき裂形状を種々変えて行なった。その結果によると、1)き裂伝播速度は大略応力拡大係数を用いてよく整理できる。2)未貫通き裂が板厚を貫通する付近ではき裂伝播速度は飽和の傾向を有する。3)疲れ破面は?K=200kg・mm
付近で引張型からせん断型へと遷移する。などが明らかとなった。
