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角田 淳弥; 柴田 大受; 石原 正博; 伊与久 達夫; 辻 延昌*
Key Engineering Materials, 297-300, p.143 - 147, 2005/11
C/C複合材は高温ガス炉の炉内構造物の材料として有望であるが、繊維に対して平行方向と垂直方向とで熱・機械的特性に大きな異方性を有しており、構造材の強度特性の評価は困難である。本研究では、中性子照射条件の黒鉛の応力解析に用いられている有限要素法を用いたVIENUSコードをC/C複合材の異方性を取り扱えるように改良し、2次元C/C複合材で炉内構造物を製作した場合について、弾性係数,熱膨張率等の異方性をパラメータとして炉の運転状態に応じた変形・応力解析を行った。また、解析結果に基づき構造物の破壊強度を競合リスク理論を用いて評価した。その結果、2次元C/C複合材の層間のせん断応力が破壊を生じる要因の一つであることを示した。
石原 正博; 小嶋 崇夫; 星屋 泰二
Proceedings of International Conference on Carbon in 2002 (Carbon2002) (CD-ROM), 6 Pages, 2002/00
2次元織りの炭素繊維強化炭素マトリックス複合材料(C/Cコンポジット)について、曲げ破壊特性を実験及び解析的に検討した。実験では、C/Cコンポジットの基本的な破壊様式を明らかとするために、曲げ試験及び試験後の破面観察を行った。破面観察の結果、引張り破壊様式,圧縮破壊様式及びせん断破壊様式の3種類の基本的な破壊様式が認められた。そこで、これら基本的な破壊様式が競合して強度が発現されるとした競合リスク理論を用いて曲げ破壊の解析的検討を行った。競合リスク理論に用いるパラメータは別途実施した実験により定め、曲げ強度の予測を試みた。その結果、曲げ強度が競合リスク理論により良く予測できることが明らかとなり、本理論により、より一般的な応力勾配下の強度予測が可能であることがわかった。さらに、本理論と有限要素法とを組み合わせることにより、任意形状をした構造体の強度予測を可能とする予測モデルの提案を行った。
石原 正博; 二川 正敏
JAERI-Data/Code 97-054, 67 Pages, 1997/12
JAERI-Data-Code-97-054.pdf:1.23MB
セラミックスの脆性破壊強度を、競合リスク理論に基づき評価する計算コード「STEP」を開発した。本コードでは、脆性材料の破壊様式を表面破壊モード及び内部破壊コードに区別して扱い、評価対象物の応力分布を用いてその脆性破壊強度を評価するものである。特に、汎用性を持たせるために、汎用FEM応力解析コード「ABAQUS」と組み合わせて強度評価ができるようにした。本報告は、「STEP」コードで扱う基礎式、「ABAQUS」コードと組み合わせたシステム構成及び検証解析結果についてまとめたものである。
石原 正博; 伊与久 達夫; 塩沢 周策
Transactions of the 13th Int. Conf. on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT),Vol. II, 0, p.491 - 496, 1995/00
表面破壊と内部破壊の破壊モードを考慮した競合リスク理論に基づく黒鉛材料の破壊特性評価モデルを開発した。評価モデルでは、いわゆるWeakest Link Theoryの考え方を取り入れ、強度分布にワイブル分布を採用している。また、表面破壊の支配的な領域として黒鉛材料の最大粒径の体積を考慮した。評価モデルで用いる入力データは、表面破壊と内部破壊の生じ易いと考えられる引張強度試験の結果より定めた。HTTR用炉心支持黒鉛(PGX黒鉛)に対する4点曲げ試験及び炉心支持黒鉛構造物を模擬した1/4スケール部分モデルの破壊試験を実施し、本評価モデルの妥当性を明らかにした。