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論文

Prediction method of improved residual stress distribution by shot peening using large scale analysis method

生島 一樹*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡

E-Journal of Advanced Maintenance (Internet), 9(3), p.NT87_1 - NT87_5, 2017/11

In this work, an analysis system that can analyze the modification of the residual stress distribution by peening is proposed based on IEFEM. In the proposed analysis system, IEFEM is extended to consider the dynamic effect to analyze the dynamic phenomenon with an impulsive load. The impulsive load due to the collision of shots is modeled as an equivalent load model. The equivalent load model is integrated with IEFEM considering the dynamic effect to calculate spatially and temporally random load in dynamic analyses. Using the proposed analysis system, the residual stress distribution modification by shot peening in a multi-pass welded pipe joint is predicted. The residual stress distributions obtained by the analysis are compared with those measured by X-ray diffraction (XRD), and the effect of the number of shot collisions on the change in residual stress distribution is discussed.

論文

In-situ residual stress analysis during thermal cycle of a dissimilar weld joint using neutron diffraction and IEFEM

秋田 貢一; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 西川 聡*; 古川 敬*; 鈴木 裕士; Harjo, S.; 川崎 卓郎; Vladimir, L.*

溶接学会論文集(インターネット), 35(2), p.112s - 116s, 2017/06

Residual stresses near the weld metal of the joints before and after a thermal cycle were measured using a reactor based neutron diffraction technique in room temperature. In-situ residual stress measurements were performed on the plate type sample using a pulsed neutron diffraction technique under thermal cycles. Residual stress behaviors of the samples were examined also by the idealized explicit FEM (IEFEM), which agreed well with the experimental results of the residual stress behaviors during thermal cycles. Thermal stresses were induced near the weld metal by the difference of the linear expansion coefficients of the dissimilar base metals. Since the thermal stress exceeded the yield stress of the material during the first heating process, the residual stresses near the weld metal were redistributed and a part of the residual stress was relaxed.

論文

Study on shot peened residual stress distribution under cyclic loading by numerical analysis

生島 一樹*; 木谷 悠二*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡

溶接学会論文集(インターネット), 35(2), p.75s - 79s, 2017/06

In this research, to investigate the effect of shot peening on operation, an analysis method to predict the behavior of stress distribution on shot peening was proposed. In the proposed system, the load distribution on the collision of shots was modeled, and it was integrated with the dynamic analysis method based on the Idealized explicit FEM (IEFEM). The thermal elastic plastic analysis method using IEFEM was applied to the analysis of residual stress distribution of multi-pass welded pipe joint. The computed residual stress distribution was compared with the measured residual stress distribution using X-ray diffraction (XRD). As a result, it was shown that the both welding residual stress distribution agree well with each other. Considering the computed welding residual stress distribution, the modification of stress distribution due to shot peening was predicted by the proposed analysis system.

論文

Numerical analysis of residual stress distribution on peening process

生島 一樹*; 柴原 正和*; 秋田 貢一; 鈴木 裕士; 諸岡 聡; 西川 聡*; 古川 敬*

Welding in the World, 61(3), p.517 - 527, 2017/05

本研究では、先ず、ショットピーニングプロセスにおける残留応力の挙動を予測するための解析手法を提案した。この手法ではショットの衝突時の荷重分布をモデル化し、さらに、理想化陽解法FEM解析手法(IEFEM)に基づく動的解析法と組み合わせた。提案した解析システムの解析精度は、ショット一発が衝突した際の応力分布をABAQUSによる解析結果と比較することで確認した。IEFEMを用いて熱弾塑性解析を実施し、配管のマルチパス溶接における溶接残留応力の解析を実施し、解析結果をX線回折による残留応力測定結果と比較し、両者がよく一致することを確認した。次いで、ショットピーニングによる溶接残留応力の変化を提案システムによって解析した。その結果、多量のショットを衝突した場合の残留応力は、解析と実験とでよく一致した。

論文

異種材料溶接継手の残留応力解析

鈴木 賢治*; 山岸 葵*; 西川 聡*; 菖蒲 敬久

保全学, 11(2), p.91 - 98, 2012/07

本研究では、オーステナイト系ステンレス鋼SUS316L及びニッケル基超合金NCF600を母材とした異種材平板の突合わせ溶接継手の残留応力について実材料表面残留応力分布計測及び熱弾塑性有限要素解析を行った。その結果、測定からは溶接部内部に弾塑性有限要素解析では見られない非対称な圧縮応力分布が発生していることを明らかにした。今後この差を解明するために結晶配向、弾塑性異方性なども含めたより詳細な研究が必須であり、それにより、より信頼性の高い弾塑性有限要素解析が可能になると期待できる。

論文

USP処理した異材溶接継手の熱負荷前後における残留応力マッピング

秋田 貢一; 鈴木 裕士; 西川 聡*; 大北 茂*

日本材料学会第61期通常総会・学術講演会論文集(USB Flash Drive), 2 Pages, 2012/05

超音波ショットピーニングを施した異材溶接継手の熱負荷前後における表面及び内部の残留応力分布を、X線と中性子回折によって測定した。結果をもとに、熱負荷による残留応力緩和機構を検討した。

論文

Restoration phenomena of Ti-Ni shape memory alloys in a neutron irradiation environment

星屋 泰二; 島川 聡司; 市橋 芳徳; 西川 雅弘*

Journal of Nuclear Materials, 191-194, p.1070 - 1074, 1992/00

 被引用回数:9 パーセンタイル:33.42(Materials Science, Multidisciplinary)

TiNi形状記憶合金の形状記憶特性を利用した原子力関連機器分野への応用開発が進められているが、形状記憶合金に及ぼす中性子照射の影響については明らかではない。照射環境下におけるTiNi形状記憶合金の使用条件を見出すため、3種類のTiNi形状記憶合金を様々な中性子フルエンス条件下で照射し、照射後等温・等時焼鈍後の電気抵抗測定を実施して、変態特性を調べた。さらに照射後の変形挙動を明らかにするために低温引張試験を行った。照射温度が520Kの場合、損傷量にかかわらずM$$_{s}$$温度の変化は小さく、未照射材のM$$_{s}$$温度に殆ど一致した。また323Kで照射すると、M$$_{s}$$温度は急激に低下したが照射後に523Kで焼鈍すると、照射前の変態温度に回復した。この回復温度は極めて低いHomologous温度(T/Tm;Tm融点)0.33に相当する。これら形状記憶合金特有の照射効果は照射下の規則-不規則変態に関する検討結果によって説明出来る。

論文

Fast neutron irradiation of Ti-Ni shape memory alloys

星屋 泰二; 島川 聡司; 市橋 芳徳; 西川 雅弘*; 渡辺 健二*

Journal of Nuclear Materials, 179-181, p.1119 - 1122, 1991/00

 被引用回数:15 パーセンタイル:17.13(Materials Science, Multidisciplinary)

形状記憶合金は遠隔操作を用いた要素迅速交換技術に極めて有用であるが、実用上最も問題となる高速中性子照射挙動については明らかではない。高速中性子炉JMTR及び14MeV中性子源オクタビアンにおいてTiNi形状記憶合金の照射実験を実施した結果、中性子照射による特異な照射挙動、(1)電気抵抗の負の温度依存性(2)5%までの回復弾性歪(3)高破断応力及び(4)損傷回復挙動の存在が明らかになった。この損傷回復はT/T$$_{m}$$=0.33(T$$_{m}$$:融点、T=523k)という極めて低い温度で生ずる。この現象を利用すれば、照射環境温度を制御することにより照射損傷の影響を最小限に抑制することが可能となる。規則構造を有するTiNi形状記憶合金は変位損傷、変位損傷率や照射温度など中性子照射環境因子に対して、速応答性であると同時に高感受性でもあるため、耐照射型機能材料となり得る可能性を有している。

口頭

高温ガス炉を用いた初期核融合炉用トリチウム生産の検討

安元 孝志*; 松浦 秀明*; 島川 聡司; 中尾 安幸*; 河内 昌平*; 中屋 裕行*; 後藤 実; 中川 繁昭; 西川 正史*

no journal, , 

初期のDT核融合炉では大量のトリチウムが必要である。本研究では、新たな初期装荷トリチウム燃料の生産法として、高温ガス炉内の熱中性子を利用した生産法を連続エネルギーモンテカルロ燃焼計算コードMVP-BURNを用いて計算し、高温ガス炉を用いたトリチウム生産法の有効性と実現可能性について検討した。

口頭

高温ガス炉を用いた核融合炉用トリチウム生産の検討

松浦 秀明*; 安元 孝志*; 島川 聡司; 河内 昌平*; 中屋 裕行*; 中尾 安幸*; 後藤 実; 中川 繁昭; 西川 正史*

no journal, , 

連続エネルギーモンテカルロ燃焼計算コードMVP-BURNを用いた炉心燃焼計算により、高温ガス炉を用いた核融合炉用トリチウム生産について検討した。その結果、高温ガス炉を用いることで、核融合炉導入シナリオの改善につながる量のトリチウム生産を実現できる可能性が示された。

口頭

核融合炉用トリチウム生産炉としての高温ガス炉の特性

松浦 秀明*; 河内 昌平*; 中屋 裕行*; 安元 孝志*; 中尾 安幸*; 島川 聡司; 後藤 実; 中川 繁昭; 西川 正史*

no journal, , 

連続エネルギーモンテカルロ燃焼計算コードMVP-BURNを用いた炉心燃焼計算により、高温ガス炉の核融合炉用トリチウム生産炉としての特徴と性能を調べた。高温ガス炉を用いることで、核融合炉導入時のシナリオ構築に貢献可能なトリチウム生産を実現できる可能性が示される。同手法に対する技術的検討・開発課題について議論を行う。

口頭

高温ガス炉でのLi制御棒の利用とトリチウム生産性能

河内 昌平*; 松浦 秀明*; 中屋 裕行*; 中尾 安幸*; 島川 聡司; 後藤 実; 中川 繁昭; 西川 正史*

no journal, , 

高温ガス炉に従来のB$$_{4}$$C制御棒に代わりLi制御棒を利用する場合について、制御棒反応度価値とトリチウム生成量の燃焼変化を、連続エネルギーモンテカルロ燃焼計算コードMVP-BURNを用いた炉心計算を行って調べた。炉心外側にLi制御棒を装荷することで、余剰反応度を適切に抑えるとともに、トリチウム生産性能を従来の検討結果に比べて20%程度増加させることができた。

口頭

高温ガス炉を用いたトリチウム製造の検討,2; 工学的な検討

後藤 実; 中川 繁昭; 島川 聡司; 松浦 秀明*; 中尾 安幸*; 西川 正史*; 中屋 裕行*

no journal, , 

高温ガス炉は、その広い照射領域にトリチウム増殖材であるLi微小球を装荷することで、基本設計をほとんど変えることなく、大量のトリチウムを製造できる可能性があり、初期核融合炉用トリチウム燃料の供給源としての利用が提案されている。しかしながら、これまでに高温ガス炉を用いたトリチウム製造の実績はなく、システムの課題に関する検討もほとんど行われていない。そこで、想定した高温ガス炉を用いたトリチウム製造システムについて、工学的な観点から解決すべき課題を摘出するとともに、課題がある場合は解決できる見込みを示し、システムの実現性を検討した。高温工学試験研究炉(HTTR)の燃料製造技術や燃料取扱技術を用いること等により課題の解決が見込まれ、解決不可能な課題はないと考えられることから、工学的な観点からはシステムの実現性に問題はない。

口頭

高温ガス炉を用いたトリチウム製造の検討,1; 運転シナリオの検討

中屋 裕行*; 松浦 秀明*; 中尾 安幸*; 西川 正史*; 後藤 実; 島川 聡司; 中川 繁昭

no journal, , 

高温ガス炉を用いたトリチウムの製造性能を、GTHTR300を10モジュール用いた場合について評価した。評価は、燃料交換期間及び1バッチあたりの運転期間をパラメータにして行った。トリチウムの製造量は、連続エネルギーモンテカルロコードMVP-BURNによるGTHTR300の炉心燃焼計算を行って算出した。その結果、燃料交換期間30日、1バッチあたりの運転期間240日の条件で、核融合炉1基に必要トリチウム燃料23kgを、1.7年で製造できる結果を得た。

口頭

異材溶接継手の熱サイクル過程における中性子残留応力測定

秋田 貢一; 鈴木 裕士; 盛合 敦; Harjo, S.; 西川 聡*

no journal, , 

溶接部の信頼性確保のために残留応力の把握は重要であるが、異材溶接継手の残留応力に関するデータは少ないのが現状であり、特に熱サイクルによる残留応力緩和機構は未だ報告されていない。ここでは、室温から593Kまでの熱サイクル中における異材溶接継手の残留応力挙動を中性子回折によってその場測定し、残留応力緩和に及ぼす試料各部の線膨張係数及び降伏点の影響を検討した。

口頭

Thermal relaxation behavior of residual stress in peened dissimilar weld joints investigated by neutron diffraction

秋田 貢一; 鈴木 裕士; 西川 聡*; 盛合 敦; Harjo, S.; Vladimir, L.*

no journal, , 

異材溶接継手の素材は、母材がSUS316LおよびNCF600、溶接金属がAlooy82である。溶接後、試験体表面に超音波ショットピーニングを施した。ピーニングしたままの試験体およびピーニング後、593K, 2時間の熱時効処理を施した試験体の内部残留応力マッピングをANSTOのKOWARIを用いて実施した。溶接金属とNCF600母材との界面近傍において、引張残留応力の緩和がみられた。この残留応力緩和過程を明らかにするために、室温から593Kまでの熱サイクル過程における残留応力のその場測定を、J-PARCのTAKUMIにおいて実施した。実験結果に基づいて、母材の熱膨張係数差および降伏点の温度依存性の観点から、残留応力緩和過程を議論した。

口頭

異材溶接継手の高温下中性子残留応力測定

秋田 貢一; 西川 聡*; 鈴木 裕士; 盛合 敦; Harjo, S.

no journal, , 

異材溶接継手の熱サイクル中の内部残留応力を、J-PARCの工学中性子回折装置TAKUMIを用いて測定した。異材溶接継手の素材はSUS316LおよびNCF600であり、また、溶接金属はAlloy82である。熱サイクル負荷前の室温においては、継手内部に引張残留応力が認められた。引張残留応力は、昇温にしたがって、NCF600とAlloy82では上昇し、一方、SUS316Lでは低下することを実験的に示した。この残留応力挙動は、各材料の線膨張係数によって説明できることを示した。

口頭

異材溶接継手における熱サイクル中その場中性子応力測定

秋田 貢一; 西川 聡*; 柴原 正和*; 生島 一樹*; 鈴木 裕士; 盛合 敦; Harjo, S.; 相澤 一也

no journal, , 

異材溶接継手における残留応力緩和過程を明らかにするために、工学中性子回折装置TAKUMI(J-PARC/MLF)を用いて、Ni基合金((NCF600)-ステンレス鋼(SUS316L)異材溶接継手の、室温から593Kまでの熱サイクル中その場残留応力測定を実施した。その結果、昇温過程においてNi基合金側の引張残留応力が上昇する一方、ステンレス鋼側(SUS316L)では低下することを実験的に示し、さらに、その過程でNi基合金側の応力が材料の降伏点を超えることで残留応力が再配分し、残留応力緩和することを明らかにした。

口頭

Ni基合金-SUS316L異材溶接継手の昇温・降温過程におけるその場中性子残留応力測定

秋田 貢一; 盛合 敦; 鈴木 裕士; Harjo, S.; 西川 聡*; 柴原 正和*; 生島 一樹*

no journal, , 

熱サイクル中における異材溶接継手内部の残留応力挙動を、中性子回折を利用することでその場測定し、残留応力緩和過程を検討した。

口頭

ショットピーニングによる残留応力緩和挙動のFEM解析

北村 徳識*; 岡田 崇志*; 生島 一樹*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 秋田 貢一

no journal, , 

疲労や応力腐食割れに対する金属材料の強度向上を目的としてピーニングによる圧縮残留応力導入が行われている。この残留応力導入過程を数値解析を用いて検討することは残留応力発生メカニズムを探るうえで有意義であるが、実際のピーニング施工時のように多量のショット粒の衝突をシミュレーションした例は見られない。ここでは、多量のショットを空間的, 時間的にランダムに被加工材料に衝突させた際に生じる残留応力挙動を、理想化陽解法FEMを用いて解析する手法を検討し、その可能性を示した。

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