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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

Superconducting MgB$$_2$$ thin film detector for neutrons

石田 武和*; 西川 正利*; 藤田 賢文*; 岡安 悟; 片桐 政樹*; 佐藤 和郎*; 四谷 任*; 島影 久志*; 三木 茂人*; Wang, Z.*; et al.

Journal of Low Temperature Physics, 151(3-4), p.1074 - 1079, 2008/05

 被引用回数:32 パーセンタイル:21.5(Physics, Applied)

本論文では、ボロン同位体(質量数10)を増量した超伝導MgB$$_2$$中性子検出器は比較的高い温度で操作可能であることを示す。基本動作原理は、ボロン同位体が中性子をよく吸収し、核反応を起こすことで、超伝導転移近傍で大きな電気抵抗変化が瞬間的に起こることであり、実験用の原子炉から射出される冷中性子が高感度で検出可能となる。出力となる発生電位差については、デジタルオシロスコープを用いて低ノイズの増幅装置を用いることで十分に検出可能であることが分かった。また、詳細な上記核反応により起こる超伝導非平衡ダイナミクスについては、時間依存のギンツブルク・ランダウ方程式のシミュレーションをスーパーコンピュータ上で実施することにより追跡可能であり、観測事実とよく符号することが分かっている。

論文

The H-Invitational Database (H-InvDB); A Comprehensive annotation resource for human genes and transcripts

山崎 千里*; 村上 勝彦*; 藤井 康之*; 佐藤 慶治*; 原田 えりみ*; 武田 淳一*; 谷家 貴之*; 坂手 龍一*; 喜久川 真吾*; 嶋田 誠*; et al.

Nucleic Acids Research, 36(Database), p.D793 - D799, 2008/01

 被引用回数:50 パーセンタイル:24.32(Biochemistry & Molecular Biology)

ヒトゲノム解析のために、転写産物データベースを構築した。34057個のタンパク質コード領域と、642個のタンパク質をコードしていないRNAを見いだすことができた。

論文

核融合の研究開発

牛草 健吉; 関 昌弘; 二宮 博正; 乗松 孝好*; 鎌田 裕; 森 雅博; 奥野 清; 柴沼 清; 井上 多加志; 坂本 慶司; et al.

原子力ハンドブック, p.906 - 1029, 2007/11

原子力ハンドブックの第VIII章核融合の研究開発において、核融合炉の概念,炉心プラズマ物理と炉心制御技術,国際熱核融合実験炉(ITER)計画,核融合ブランケット技術,核融合燃料循環処理技術,核融合炉用材料技術,核融合動力炉概念とシステム工学課題について、研究の現状を解説する。

論文

Tritium release behavior from JT-60U vacuum vessel during air exposure phase and wall conditioning phase

磯部 兼嗣; 中村 博文; 神永 敦嗣; 東島 智; 西 正孝; 小西 哲之*; 西川 正史*; 田辺 哲朗*

Fusion Science and Technology, 48(1), p.302 - 305, 2005/07

 被引用回数:3 パーセンタイル:73.52(Nuclear Science & Technology)

核融合炉真空容器内トリチウムインベントリー低減・制御技術開発の一環として、水分濃度を管理した空気をJT-60U真空容器内に封入した場合のトリチウムの壁面からの放出挙動を観測した。トリチウムの放出は300ppmから水分濃度の上昇とともに促進されることがわかり、3400ppmにおいては13MBqのトリチウム放出量となった。この放出量は、放電洗浄によるトリチウム除去運転で最もトリチウム放出量の多かった5時間の水素雰囲気グロー放電に匹敵し、水との同位体交換反応により容易にトリチウムが除去されることを確認した。また壁調整運転の一環として、水素,ヘリウム及びアルゴンガスを真空容器内にパージさせた場合の排ガス中におけるトリチウム濃度も測定した。その結果、排ガス中におけるトリチウム濃度は、ガス種や導入圧力にかかわらず、約0.1Bq/cm$$^{3}$$であった。このことから、単なる水素ガスパージでは、同位体交換反応によるトリチウム除去を期待できないことが判明した。

報告書

JT-60U放電洗浄試験における排ガス組成の分析

堀川 豊彦*; 神永 敦嗣; 中村 博文; 東島 智; 新井 貴; 久保 博孝; 小西 哲之*; 西川 正史*

JAERI-Tech 2003-082, 66 Pages, 2003/12

JAERI-Tech-2003-082.pdf:3.44MB

放電洗浄中の真空容器内からの排ガスの組成を調べることは、水素同位体の除去特性の評価のための基本的な事項であるとともに、核融合炉の燃料サイクルシステム設計上有益なデータとなる。JT-60Uで実施した放電洗浄試験において、ガスクロマトグラフを用いて真空容器から排出される水素,炭化水素等の化学種の濃度及びそれらの時間挙動を分析した。排ガスからは水素,炭化水素等が検出され、真空容器第一壁温度が高いほど、また洗浄方法ではグロー放電洗浄(GDC)において、化学種が増加する傾向が見られた。排出能力は、GDCで最も高く、テイラー放電洗浄と電子サイクロトロン共鳴放電洗浄では低く、別途測定されたトリチウムの排出との相関が認められた。炭化水素の化学種としてメタン,エチレン,アセチレン及びエタンが検出された。生成量はH$$_{2}$$を用いたGDCで大きく、また第一壁温度に依存した。ITERの重要課題であるトリチウム炭素共堆積層の除去の観点から、反応に伴う炭素消費量を評価し、GDC1時間あたり単一層程度の除去であることがわかった。

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。

口頭

ショットピーニング時に発生する溶接残留応力のFEM解析

生島 一樹*; 北村 徳識*; 木谷 悠二*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 秋田 貢一

no journal, , 

ショットピーニングは、機械部品の疲労強度向上や応力腐食割れ抑制を目的として、広く用いられている応力改善工法のひとつである。本研究では、ショットピーニング施工時に発生する残留応力を解析する手法を開発した。理想化陽解法FEM解析手法をベースとし、ショット1個の衝突を対象として等価荷重モデルを作成した。そして、多量のショット衝突を対象とした弾塑性解析を実施し、残留応力解析を行った。発生した残留応力は、実際のショットピーニングを施工した場合と同様の傾向を示し、本解析手法の有効性を確認した。

口頭

ショットピーニング時の残留応力緩和挙動に関する検討

生島 一樹*; 木谷 悠二*; 北村 徳識*; 柴原 正和*; 西川 聡*; 古川 敬*; 秋田 貢一

no journal, , 

本研究では、理想化陽解法FEMによる、時間的, 空間的にランダムに無数のショットの衝突を考慮できる手法の提案を行い、実機模擬試験体の残留応力分布のショットピーニングによる応力低減効果の予測に対して適用した。多層溶接時の残留応力の予測に対して提案手法を適用し、本手法による解析結果とX線回折による計測結果を比較した結果、両者が良好に一致することを確認した。また、ショットピーニング時の応力低減効果の予測に対して提案システムを適用した。その結果、衝突面積率50.0において解析結果と実験結果が良好に一致することを確認した。

口頭

ピーニング後の残留応力分布に及ぼす外荷重の影響に関する検討

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

no journal, , 

本研究では、われわれが開発したショットピーニングによる残留応力予測システムを用いて、ショットピーニングによる残留応力低減効果の持続性について数値解析により検討した。その結果、今回対象とした同材円管多層溶接継手においては、1%圧縮ひずみサイクルを負荷した場合、ピーニングによる残留応力低減効果が消失する可能性があることを確認した。

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