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論文

Measurement of residual stress in structural components by neutron diffraction

林 眞琴*; 大城戸 忍*; 森井 幸生; 皆川 宣明

Materials Science Research International, Special Technical Publication, 1, p.418 - 423, 2001/05

中性子の進入深さは、X線に比べ大きい。ステンレス鋼の配管等では10mm厚の管壁は十分に測定可能である。そのため、中性子回折法により応力腐食割れ、疲労き裂進展の応力による変化を求め寿命予測を行うことができる。日本では、このような目的研究を含んで、日本原子力研究所のJRR-3M原子炉中に残留応力解析用中性子回折装置が設置され研究が進展している。ここでは、今まで行われてきた研究として、弾性定数の指数依存性に伴う弾性定数の求め方、き裂進展に伴う応力再分配の測定,集合組織を持つ材料で作られたアルミニウム冷やし填め試料の残留応力評価方法について発表する。

論文

Mechanism for negative poisson ratios over the $$alpha$$-$$beta$$ transition of cristobalite, SiO$$_{2}$$; A Molecular-dynamics study

君塚 肇*; 蕪木 英雄; 木暮 嘉明*

Physical Review Letters, 84(24), p.5548 - 5551, 2000/06

 被引用回数:102 パーセンタイル:7.19(Physics, Multidisciplinary)

特異な弾性的性質を示すことで知られる$$alpha$$及び$$beta$$クリストバライトについて、300~1800Kの温度範囲に渡る断熱弾性スティフネス定数を、平衡分子動力学法によりゆらぎの式を用いて求めた。クリストバライトはこの幅広い温度領域において負のポアソン比を示すが、$$alpha$$相と$$beta$$相ではその機構は異なる。さらに立方結晶である$$beta$$相においては、コーシーの関係に反して弾性定数C$$_{44}$$がC$$_{12}$$よりもむしろC$$_{11}$$と極めて近い値を示すことが確認された。このことは[100]方向に伝播する弾性波の縦波、横波の速度が一致するという特筆すべき性質を表す。

論文

Molecular dynamics analysis of negative poisson ratios over the $$alpha$$-$$beta$$ transition in cristobalite, SiO$$_{2}$$

君塚 肇*; 蕪木 英雄; 清水 大志; 木暮 嘉明*

Progress of Theoretical Physics Supplement, (138), p.229 - 233, 2000/04

二酸化ケイ素(SiO$$_{2}$$)の代表的な多形の一つであるクリストバライトは、ポアソン比が負を示す(縦方向に圧縮すると横方向に縮み縦方向に引っ張ると横方向に伸長する)という特異な弾性的性質を持つことで知られている。しかしその温度依存性に関する情報はわれわれが知る限り皆無である。そこでわれわれは相転移領域を含んだ300-1800Kの温度領域の断熱弾性定数を平衡分子動力学法によりゆらぎの式を用いて求めた。その結果、クリストバライトは上記の温度範囲全体でポアソン比は負を示し、また低温($$alpha$$)相と高温($$beta$$)相の間ではその機構は異なることが判明した。

報告書

模擬燃焼燃料を用いた高燃焼度燃料の熱物性及び機械的物質に関する基礎的研究(II) ‐ 先行基礎工学分野に関する平成11年度報告書(中間報告) ‐

山中 伸介*; 宇埜 正美*; 黒崎 健*; 山本 一也; 滑川 卓志

JNC-TY9400 2000-011, 41 Pages, 2000/03

JNC-TY9400-2000-011.pdf:1.28MB

高燃焼度時における高速炉用MOX燃料の熱物性および機械的性質を評価するための基礎的研究を実施し、以下の結果を得た。高燃焼度時に高速炉用MOX燃料中に生成する核分裂生成物(Fission Product;FP)からなるFP析出相として、FPとアクチニド元素との複合酸化物相を取り上げその基礎物性測定を実施した。酸化物相のうちペロブスカイト型BaUO3の熱伝導率はUO2に比べ約一桁小さい値となり、燃料ペレット全体の熱伝導率を減少させる可能性があることを確認した。またBaUO3の弾性定数はUO2の弾性定数の約30%程度であることが判った。このことから燃焼が進み酸化物相が燃料母材中に析出した場合、特に偏析した場合は、燃料ペレット全体としての応力状態が不均一になり機械的特性が低下する可能性があることが判った。また、燃料母材中に固溶する元素が燃料の物性に及ぼす影響を調査するために分子動力学法(Molecular Dynamics;MD)を用いた物性予測を実施した。計算結果と昨年度実施した実験結果との間で妥当な一致が見られ、分子動力学法がMOX燃料の物性を評価する上で重要なツールと成り得ることが確認できた。

報告書

模擬燃焼燃料を用いた高燃焼度燃料の熱物性及び機械的性質に関する基礎的研究(I)- 先行基礎工学分野に関する平成10年度報告書(中間報告) ‐

山中 伸介*; 阿部 和幸

JNC-TY9400 2000-004, 78 Pages, 2000/03

JNC-TY9400-2000-004.pdf:2.39MB

高燃焼度時における高速炉用MOX燃料の挙動を把握するための基礎的研究を実施し、以下の結論を得た。プルトニウムをセリウムで代用した高速炉用模擬MOX燃料(U0.8,Ce0.2)O2にFPとして希土類元素及びジルコニウムを固溶させた模擬燃焼MOX燃料、(U0.8-yCe0.2My)O2$$pm$$x[M:NdorZr](0$$leq$$y$$leq$$0.13)の熱伝導度を評価し、添加元素濃度依存性、温度依存性を明らかにした。(U0.8-yCe0.2My)O2$$pm$$x[M:NdorZr](0$$leq$$y$$leq$$0.13)の熱伝導度を(U0.8,Ce0.2)O2の熱伝導度と添加元素濃度を用いた近似式で表現することができた。模擬燃焼MOX燃料、(U0.8-yCe0.2My)O2$$pm$$x[M:NdorZr](0$$leq$$y$$leq$$0.13)の機械的特性を試料中の音速とビッカース硬度から評価し、試料の弾性定数、ビッカース硬度及び降伏応力が添加元素濃度が増加するにつれて減少することを明らかにした。分子動力学法を用いて燃料の物性予測を、多相平衡計算プログラム"ChemSage"を用いて高燃焼度時における燃料中のFPの存在化学形態の予測を行なった。いずれの方法でも系のみを取り扱っただけであるが妥当な結果が得られた。

報告書

FINASによる溶接残留応力解析法の検討(その1)

加藤 猛彦*; 浅山 泰

JNC-TN9400 2000-047, 114 Pages, 2000/03

JNC-TN9400-2000-047.pdf:8.25MB

溶接時に生じる残留応力を、汎用有限要素コードにより予測することができれば、FBRプラントの強度評価、余寿命評価の信頼性の向上に大きく寄与することができる。本研究では、FINASを用いて残留応力解析を行う手法を検討した。まず、簡易モデルを用いてパラメータを振って予備解析を行い、基本的な手法を提案した。本手法の要点は以下の通りである。(1)熱伝導解析は、予め層数分のモデルを作成しておき、順次データを受け渡す。(2)母材および溶接金属の構成則は多直線近似を用い、硬化則は等方硬化則とする。(3)金属の溶融状態は、応力が発生しないようにユーザサブルーチンで制御する。(4)入熱時の溶接金属の線膨張率は、零と置く。次に、本手法を用いて、狭開先TIG溶接を想定した5層の平板突合せ継手および管の突合せ継手の残留応力を予測し、既往研究結果と比較した。両者は良く一致し、本提案手法の妥当性を確認することができた。

論文

中性子回折によるセラミックス内部の応力測定

坂井田 喜久*; 田中 啓介*; 原田 慎太郎*; 皆川 宣明; 森井 幸生; 池田 泰*

日本機械学会論文集,A, 62(600), p.1924 - 1930, 1996/08

窒化ケイ素セラミックスの内部応力測定を中性子回折法により測定を試み、今後のセラミックス材に対する機械的性質の評価に大きな力となることを確認した。また、X線による応力測定との相異点等、技術的な面での今後の対応を検討し、非破壊で内部応力測定することが可能であることを確認した。

報告書

熱交換器管板の構造設計基準の調査・検討

羽田 一彦

JAERI-M 9094, 185 Pages, 1980/10

JAERI-M-9094.pdf:4.24MB

多目的高温ガス実験炉の中間熱交換器の高温管板(リガメント構造)を設計する際の構造設計基準を確立することを目的として、種々の管板設計基準の調査を実施した。結論として、現在用いられている管板設計基準のなかには中間熱交換器の高温管板設計基準として十分適切なものは見あたらないことが知られた。しかし、これらの設計基準のなかで、ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section III Appendix A-8000において提示されている管板の応力解析手法、即ち、多孔領域を等価中実平仮に置き換える方法は、現在考えられる最も妥当な方法であり、今後の参考になるものと思われる。また、このA-8000の解析手法に関連して、最近、Slotらがより高精度の有効弾性定数値を提案している。そこで、A-8000の有効弾性定数を用いた場合と、Slotらが提案している有効弾性定数を用いた場合とで、解析結果がどの程度異なるかを検討した。

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