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皆川 佳祐*; 藤田 聡*; 北村 誠司; 岡村 茂樹
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/08
The ultimate strength of a mechanical structure is investigated from a viewpoint of the energy balance equation. The energy balance is adequate for an investigation into the influence of cumulative load. Authors have already confirmed a relationship between fatigue failure and the input energy from results of experiments using simple single degree of freedom models in a previous study. In this paper, straight pipe models are adopted, and the relationship between fatigue failure and the input energy is investigated. The investigation is implemented by forced vibration experiments that lead the experimental model to fatigue failure. As a result of the experiment, much input energy for failure is needed in case of small input level. This tendency is same as the result of the previous study using simple single degree of freedom model. Therefore it is expected that any actual piping satisfy this tendency, and time for failure can be expected by using energy balance.
伊藤 裕人; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 6 Pages, 2008/07
BWRプラントのオーステナイト系ステンレス鋼配管の溶接部で応力腐食割れ(SCC)が検出されている。日本原子力研究開発機構では、最近のSCC事象に関する知見をもとに、経年配管に対する確率論的破壊力学(PFM)解析手法と解析コードPASCAL-SPの整備を進めている。PASCAL-SPは圧力バウンダリ配管溶接部を対象として、SCCと供用期間中検査を考慮して破損確率をモンテカルロ法によって評価する。本報告では、PFM解析に適用できる溶接残留応力分布の不確かさを考慮した確率論的評価モデルを提案し、PASCAL-SPに導入した。PASCAL-SPを用いて溶接残留応力分布の不確かさに関する感度解析を実施した結果、溶接時の入熱と溶接速度の不確かさは破断確率に大きな影響を与え、不確かさが大きくなるにつれて破断確率が大きくなる傾向が見られた。
勝山 仁哉; 飛田 徹; 伊藤 裕人; 鬼沢 邦雄
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/07
SUS316Lステンレス鋼製の再循環系配管の突合せ溶接部近傍において応力腐食割れ(SCC)が観察されている。近年顕在化しているSCCは、従来の材料因子及び環境因子の影響に比べ、溶接により生じる高い引張応力、すなわち力学因子の影響が大きいと考えられる。したがって、オーステナイトステンレス鋼配管の溶接残留応力に関する解析的評価は重要であり、多くの研究が行われている。本研究では、複数のSUS316製配管を製作することにより、溶接入熱及び溶接速度のような溶接条件の不確かさを実測により評価した。また破壊分析及び非破壊分析により残留応力分布及びそのばらつきを評価した。これらの結果をもとに、有限要素法(FEM)解析を用いて、溶接条件の不確かさを考慮したパラメトリック解析を行い、溶接条件の違いが溶接残留応力に及ぼす影響について評価した。また、求められた残留応力分布及び日本機械学会維持規格に基づくSCC進展解析を行った。その結果、溶接条件の不確かさによる入熱及び溶接速度の変化は、溶接残留応力及びき裂進展挙動に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。
浅野 航*; 勝山 仁哉; 鬼沢 邦雄; 望月 正人*; 豊田 政男*
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 8 Pages, 2008/07
SUS316Lステンレス鋼製のシュラウド及び再循環系配管溶接部近傍において応力腐食割れ(SCC)が顕在化している。SCCの発生及び進展に影響を及ぼす残留応力及び加工硬化は、溶接施工の前後に実施する表面機械加工及び溶接により発生することが知られており、これらの重畳効果によりSCC発生が促進される可能性があるという報告もなされている。そこで本研究では、機械加工及び溶接により生じる残留応力及び硬さについて、実験による評価を行った。また、解析によりそれらの発生挙動を再現し、残留応力の発生機構について検討を行った。その結果、表面機械加工を経て溶接を行った場合、残留応力及び硬化は、溶接の影響を強く受けることがわかった。また、溶接後に表面機械加工を施すことにより、それらは最も高い状態になることが明らかとなった。
川崎 信史; 高正 英樹*; 小林 澄男; 長谷部 慎一; 笠原 直人
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/07
温度ゆらぎの疲労強度に対する周波数効果(周波数に依存する温度伝達及び応力変換割合減衰効果)を明らかにするために、正弦波温度ゆらぎを重畳させた熱疲労試験が実施された。温度振幅200度0.05Hzと温度振幅60度0.5Hzの正弦波を組合せた2重畳波の温度ゆらぎと温度振幅150度0.2Hz,温度振幅75度0.05Hz,温度振幅50度0.5Hzの正弦波を組合せた3重畳波の温度ゆらぎが試験温度条件である。20秒の基本周期に対し2重畳波の試験では73,810サイクルの3重畳波の試験では116,640サイクルの試験が実施された。熱疲労き裂発生位置は、両試験において、試験体入口部から400から600mmの位置であった。き裂発生位置における疲労寿命をパワースペクトラム密度関数と周波数伝達関数を用いて評価したところ、ファクター3の精度をもって試験寿命を評価できた。周波数効果を考慮せずに、疲労寿命を評価する場合は、疲労寿命を本手法に対しワンオーダー保守的に評価することから、これらの関数を用い周波数効果を考慮することが、高精度の寿命評価には必要となることがわかった。
安藤 勝訓; 高正 英樹*; 川崎 信史; 笠原 直人
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 10 Pages, 2008/07
実用化に向けて研究開発の進められている高速増殖炉(JSFR)の蒸気発生器(SG)では、安全性と経済性の観点から一体貫流型直管2重管SGの採用が検討されており、その管板部は高温(520
C),高蒸気圧力(19.2MPa)で使用される。このSG管板に負荷される主たる応力は、内圧による1次応力と熱過渡時の熱応力となる。本件では、SG管板形状と内圧による1次応力及び熱過渡による熱応力の発生機構の関係を明らかにし、この結果に基づき、1次応力の設計制限を満足し、かつ熱過渡時の最大発生応力が最小となる管板形状を提案した。
浅山 泰; Jetter, R.*
Proceedings of 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference (PVP 2008) (CD-ROM), 9 Pages, 2008/07
高速増殖炉等の高温炉の開発の再活性化とともに、クリープ疲労評価法を見直す必要が生じている。そこで、本論文では、ASME Subsection NH, RCC-MR及び我が国の高速実証炉高温構造設計方針案に採用されているクリープ疲労評価法である時間消費型の線型損傷則について、その長所と短所を整理したうえで、改良9Cr-1Mo鋼の材料試験データを評価し、その評価精度を明らかにした。各基準等による評価精度には差異があり、Subsection NHの手法による評価が最も保守的な結果となった。評価結果の差異は、線型損傷則の適用方法の細部の規定の違いによるものであるが、これらの幾つかは、線型損傷則において用いるクリープ損傷は試験での測定量ではなく、応力ひずみ挙動や応力緩和挙動から間接的に評価される量であることに起因しているものと考えられる。そこで、この問題を解決するために、疲労損傷とクリープを分離せずにクリープ疲労損傷を評価する手法であるSMT法(Simplified Model Test)を提案し、その具体的な適用方法と今後の開発課題を明らかにした。