Simulation of creep test on 316FR stainless steel in sodium environment at 550

Satmoko, A.*; 浅山 泰

JNC TN9400 99-035, 37 Pages, 1999/04

JNC-TN9400-99-035.pdf:1.54MB

本研究ではFortranを用いた解析により、高速炉条件を模擬して550のナトリウム中で行われた単軸クリープ試験結果をシミュレートし、浸炭が316FRのクリープ挙動に及ぼす影響を評価した。解析は試験と同様に、2段階で実施した。第1段階として、クリープ試験の直前に負荷される降伏応力よりも大きい荷重あるいは応力を弾塑性挙動で模擬した。第2段階では負荷荷重が一定に保たれクリープが生じる。断面減少により応力が増加するため、塑性成分も考慮する必要がある。これを、弾塑性クリープ挙動を用いて模擬した。時間の経過とともに浸炭が生じるが、これは経験的式により評価した。浸炭により、降伏応力の増加、クリープひずみ速度の減少およびクリープ破断強度の増加が生じる。このようにして作成したモデルにより、ナトリウム中クリープ試験のシミュレーションを行うことができる。表層近傍の材料では浸炭が生じると、材料特性が変化し、応力分布が一様でなくなる。これにより応力集中が生じ、損傷を受ける。損傷クライテリアを導入することにより、き裂発生およびき裂進展の評価が可能となる。高応力では、クリープ強度ではなく引張り強さが破損クライテリアとなる。しかし、低応力では、クリープ強度が破損クライテリアとなる。この結果、高応力では、ナトリウム中クリープ破断時間は大気中よりも短い予測となるが、26kgf/mm2乗以下の応力では、ナトリウム中クリープ破断時間は大気中と等しいかやや長い予測となる。定量的には、浸炭の影響は、550では大きくない。この結果は試験と良く一致した。

Thermal fracture stresses of isotropic graphite

荒井 長利; 馬場 信一; 衛藤 基邦

Proc. of the Asian Pacific Conf. on Fracture and Strength 93; APCFS 93, p.695 - 700, 1993/00

等方性黒鉛の熱機械力学を新たな熱衝撃試験法と非線形熱弾性解析とを用いて研究した。実験ではIG-11黒鉛製中空円板に誘導加熱法により様々の大きさの熱負荷を与えた。試験片の温度分布と内外径変位の測定のため特別の計測を行った。この装置により熱応力破壊を発生させた。破壊開始時の限界温度条件から熱応力破壊強度を評価するため、解析的応力計算式を用いた。この結果、IG-11黒鉛円板の熱応力破壊強度は室温の単軸引張強さの約1.6倍であることが分った。この強度増加は物性値の非線形性と応力分布の非一様性によるものである。このことから、2次応力場の破壊基準が1次応力場に対するそれよりも緩やかであることが示唆できる。