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島川 貴司*; 中村 協正*
JNC TJ9400 2002-007, 54 Pages, 2003/03
JNC-TJ9400-2002-007.pdf:1.45MB
実用化戦略調査研究の一環として、小型簡素なプラント機器を実現するため高温構造設計法の抜本的な高度化が求められている。その具体化方策として、非弾性解析による設計の実現を目指している。 非弾性解析を活用したFBR設計の合理化のための検討として、平成13年度までに、設計上想定される破損様式を安全側かつ従来の弾性解析による予測法より合理的に評価可能な、古典的非弾性構成則を用いた設計法を提案した。 本研究では、古典的非弾性構成則による予測が実機で想定される負荷履歴にたいしても安全側となることを確認した。また、予測精度の一層の向上が期待される詳細構成式の設計への適用上の課題を調査した。さらに、非弾性解析結果に基く強度評価上の課題である、中間保持状態のクリープ疲労損傷評価クライテリオンの調査を行った。
島川 貴司*; 中村 協正*
JNC TJ9430 2001-001, 157 Pages, 2002/03
JNC-TJ9430-2001-001.pdf:3.69MB
実用化戦略調査研究の一貫として、小型簡素なプラント機器を実現するための高温構造設計法の抜本的な高度化が求められている。その具体的方策として、非弾性解析による設計の実現を目指している。本研究では、一次応力、二次応力範囲および弾性追従挙動と非弾性解析結果の定量関係を把握し、非弾性解析の適用範囲を明確にした。また、現状最も精度が良いと考えられる電中研モデルとの比較、構成則での 2直線近似方法の影響を調査して、非弾性解析を設計に適用する際に必要な品質保証法について検討した。さらに、非弾性解析から損傷を予測する際の課題として挙げられている低ひずみ範囲クリープ疲労における緩和挙動ならびにクリープ疲労強度に及ぼすひずみの影響(ラチェットFCI) について単軸試験を実施し、その取扱いについて考察した。
島川 貴司*; 中村 協正*
JNC TJ9420 2001-008, 82 Pages, 2001/03
JNC-TJ9420-2001-008.pdf:1.99MB
実用化戦略調査研究の一環として、小型簡素なプラント機器を実現するため高温構造設計法の抜本的な高度化が求められている。その具体的方策として、非弾性解析による設計の実現を目指している。本研究では、本格的研究に先立ち、非弾性解析により得られる非男性挙動と設計評価対象である破損現象との関係を、メカニズムの観点から分析調査した。負荷が荷重制御型に近づくと、非弾性解析により得られる応力評価誤差は小さくなるがひずみ評価誤差は大きくなる。また、破損形式としては破断が生じ易くなる。逆に変位制御に近づくと応力評価精度は下がるが、ひずみに関しては構成方程式依存性が小さくなり、評価精度が向上すると考えられる。破損様式としてはクリープ疲労と変形が支配的となる。実際の高速炉機器では、弾性追従と若干の1次応力の存在により、荷重制御型と変位制御型の中位の負荷が生じる。そこで、実機条件を包含する範囲で、荷重制御型から変位制御型までの負荷条件を、弾性追従係数と1次応力/2次応力の割合を変化させることによって模擬出来る解析モデルを作成した。また、実機で生じる中間保持を含む繰り返し荷重条件を作成した。次に、非弾性解析に基づく設計への適用が期待されている各種構成方程式による弾性クリープ解析を実施し、非弾性膜ひずみ、クリープ疲労損傷、各項目の評価精度を分析し、非弾性解析により評価可能な破損モードと条件を摘出した。また、1次応力および弾性追従が破損様式に与える影響について文献調査による調査を行った。
笠原 直人; 島川 貴司*
第8回日独セミナ-, 0 Pages, 2001/00
サ-マルストライピングは高速炉の炉心上部機構等の設計に対する限定要因となる可能性があることから、合理的な評価法が求められている。サ-マルストライピングは流体と構造の両者に亘る複雑な現象であり多くの影響パラメ-タがあることから、従来温度ゆらぎ範囲と繰り返し数を静的に構造へ受け渡す保守的な評価法が使用されてきた。本研究では、機構論に基づく合理的な評価法の開発に資するため、流体側の影響因子として温度ゆらぎ周波数と熱伝達係数、構造側の影響因子として、板厚、一次応力、および残留応力を取り上げ、サ-マルストライピングによるき裂の発生と進展のこれらの因子に対する感度解析を実施した。その結果、周波数と熱伝達係数の影響は大きく、残留応力の影響は小さいことが分かった。
島川 貴司*; 前川 勇*; 小川 博志*
JNC TJ9440 99-018, 77 Pages, 1999/03
高速炉実用炉には、安全性とともに経済性の向上が急務とされている。コストダウンに有効な高温構造設計上のアプローチとして、設計不確定因子の一つである熱過渡荷重評価法の合理化と、低温から高温まで一貫した高温低圧設計の確立が考えられる。こうした背景の下、日本機械学会に事業団幹事による「熱荷重による構造物損傷評価手法に関する研究会」が発足した。本研究では、熱流動部門と構造材料部門の共同テーマとして、サーマルストライピング、温度成層化および系統熱過渡を含む熱荷重から構造健全性に至る熱・流動・構造の統合解析評価技術の開発を進め、高速炉のプラントの最適化に反映させていくことを計画されている。本研究は、上記計画の一環として、「サーマルストライピングによるき裂進展に及ぼす影響因子」の調査を実施したものである。主な成果を以下に示す。(1)設計上の課題の整理現状設計を調査し、熱流動ならびに構造強度評価上の課題を整理した。熱流動上の課題としては、現状もっとも信頼性が高く、近い将来工業的に応用が可能と考えられているLES(Large Eddy Simulation)の開発と標準問題による検証を急ぐべきであることが挙げられる。構造強度評価上の課題としては、金属表面温度応答の予測精度の向上や、高サイクル疲労データの整備が挙げられる。(2)現状の高サイクル熱疲労評価法の課題整理サーマルストライピングによる高サイクル疲労ではき裂発生寿命が支配的となる。しかしながら現状データの蓄積は不十分な状態であり、混合10の9乗‐10の10乗回数の疲労データをひずみ制御下で取得していく必要がある。き裂進展評価では、下限界値近傍以下の挙動の取り扱いに関する知見が十分でなく、特にランダム荷重下での下限界値の存在の有無がき裂進展挙動に大きく影響する。(3)き裂進展に及ぼす因子の感度調査サーマルストライピングによるき裂進展評価に影響を及ぼす因子として、多軸応力、熱応力、ピークひずみ、ランダム荷重、微小き裂ならびに複数き裂の進展挙動について調査した。多軸応力、熱応力、ランダム荷重や微小き裂の影響は材料試験データ外挿に反映できる。また、き裂進展挙動に対する周波数の影響、平均応力の影響ならびに一次応力の影響についてモデル化し、感度解析を行った。温度応答スペクトルとき裂進展挙動の関連についての知見が得られ、今後の熱流動分野におけ
佐々木 亨*; 島川 貴司*
PNC TJ9055 97-005, 35 Pages, 1997/03
多本数ラッパ群の接触・分離の時刻歴を伴う非線形問塵は、理論解が存在せず数値解析上も極めて困難な問題であり、これまでの有限要素法解析では、時間に依存しない(準)静的問題に対応できる陰的解放が用いられると共に、接触条件を想定した特殊要素を導入した手法が広く用いられて来た。本研究では、従来から非線形性の強い接触問題を効率良く解析するのに用いられて来た陽的解法に着目し、最新の陽的解法コードの一つであるRADLOSS(仏MECALOG社製)を用い、多本数ラッパ管の接触・分離の時刻歴挙動を計算した。解析対象は接触挙動を理解する上で基本となる1本ラッパ管と7本ラッパ管群の二つの断面構成とし、7本ラッパ管の接触部のモデルは弾性体-弾性体及び弾塑性体-弾塑性体の取扱いを行い、構造計算から以下の結果を得た。(1)1本ラッパ管の六面圧縮条件下の挙動は、1)弾性域での変形、2)衝突する剛壁の速度波形に依存した座屈変形及び3)その後の静的な力学的釣り合いに基づく変形の三つに分類できる事がわかった。1)と3)については衝突する剛壁の速度波形に依存せず変形を予測できるが、2)については変形、座屈荷重及び座屈変位は剛壁の速度波形に依存する事を確認した。(2)7本ラッパ管の六面圧縮条件下の挙動は衝突する剛壁の速度波形に依存しない事と明確な座屈が至らない事及び外を取り巻くラッパ管が変形を吸収し、中央のラッパ管はほとんど変形せず回転する事がわかった。
宮 健三*; 武藤 康; 高津 英幸; 羽田 一彦; 小泉 興一; 實川 資朗; 荒井 長利; 大川 慶直; 島川 貴司*; 青砥 紀身*; et al.
Fusion Engineering and Design, 31, p.145 - 165, 1996/00
被引用回数：3 パーセンタイル：32.72(Nuclear Science & Technology)核融合実験炉ITERを我国に建設する際に構造設計基準上の観点から、どのような規制が必要となるかについて検討を行った。検討課題は、機器区分、運転状態分類、解析手法、破壊基準、簡易評価手法、材料特性、溶接及び検査などである。この結果、機器区分案及び運転状態分類案を作成し、また第1壁の316SS部分が中性子照射により脆化する際の破壊がティアリングモジュラス・クライテリオンで評価でき、更に現在用いられている応力ベースの許容基準が安全側であること、電磁力による振動及び破壊挙動に関する実験結果、真空容器が第3種機器に相当する場合に要求される溶接、検査、ISIの項目について記す。
月森 和之*; 岩田 耕司; 今津 彰; 大岡 裕二*; 公江 茂樹*; 島川 貴司*
PNC TN9410 87-126, 93 Pages, 1987/07
FBR大型炉のコスト低減方策のひとつとして主冷却系にベローズ継手を適用することが考えられている。本試験はFBR配管用ベローズ継手の成立性を検討するうえでの課題のひとつであるベローズの内圧座屈強度についてその評価手法を確立するために必要なデータを得ることを目的とする。両端を固定した口径300㎜、7
30山のベローズの内部に空気を供給して内圧を漸増させ、座屈挙動及び座屈圧力を調べ、簡易評価法と比較検討を行った。 試験結果は7山10山ではルートバルジ、15山30山ではコラムスクワームとなり、前者については3点ヒンジ簡易式と、後者については弾塑性コラムスクワーム簡易評価式と良い対応が得られた。また、コラムスクワームの場合、初期曲げ変形により座屈圧は低下するが、ルートバルジの場合、ほとんど変化しない事を確認した。本試験により、ベローズの内圧座屈に関する有用なデータが得られるとともに、簡易手法により座屈強度を評価する見通しが得られた。なお、コラムスクワームに対する初期曲げ変形の影響については、今後評価法の検討が必要である。
月森 和之*; 岩田 耕司; 今津 彰; 大岡 裕二*; 公江 茂樹*; 島川 貴司*
PNC TN9410 86-126, 149 Pages, 1986/12
FBR大型炉のコスト低減方策のひとつとして、主冷却系配管に配管用ベローズ継手を適用することが考えられている。現在、FBR配管用ベローズ継手の成立性の検討が事業団を中心として進められているが、その中の検討課題のひとつにベローズの内圧座屈強度がある。事業団では、大洗工学センターにおいて実寸大(42EB)ベローズの座屈試験を行っている他、座屈解析手法及び評価手法の確立を目標に座屈挙動に及ぼす山数や形状の影響を小型ベローズを用いてパラメトリックに試験を実施中である。本報告書は、昭和59年度及び60年度に一連の小型ベローズ(20EB.12EB)を用いて実施した内圧座屈挙動試験結果をとりまとめたものである。得られた成果の概要は以下の通りである。(1)試験結果は、板厚及び山数と座屈圧力の関係において、スクワームを表わすEJMAスタンダードの式及びルートバルジを表わすRI社の式による評価と定性的によい対応を示した。このことから、基本的には既存の評価式をベースにベローズ内圧座屈の評価手法を策定できる見通しが得られた。(2)ベローズの座屈圧力に及ぼす初期曲げ変形の影響は、スクワーム座 屈の場合には現われ、座屈圧は低下するが、ルートバルジタイプの座屈ではほとんど認められなかった。従って、スクワーム座屈の場合、ベローズの変形を考慮した評価が必要となる。
