疲労条件下の過大荷重履歴が有する水素凝集加速効果の発現メカニズム

疲劳条件下过载历史引起的氢聚集加速效应机制

• 批准号: 21K03756
• 负责人: 大見 敏仁
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shonan Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03756/
• 关键词: 水素脆化; 数値解析; 疲労; 過大荷重; 水素濃度分布

本計画では，水素脆化の発現要因である水素凝集メカニズムに及ぼす過大荷重履歴の影響を解析及び実験により明らかにし，変動応力疲労条件下での水素拡散凝集挙動の制御手法を提案・確立するための研究を行う。水素脆化は，材料中の水素濃度が局所的に増加することによって誘起される。従って，材料中の水素凝集メカニズムを解明することで，水素脆化が誘起されにくい条件をも知ることができる。本研究では，過大荷重履歴のある疲労条件下での応力集中部における水素凝集メカニズムを数値解析により明らかにし，実験的にも検証・考察を行う。本研究成果は，耐水素脆性が求められる構造物の設計や破壊寿命予測などを可能とする。水素エネルギーインフラの安全性と経済性に寄与する重要な研究課題である。令和4年度は，数値解析を用いて水素凝集に及ぼす過大荷重履歴の効果が発現する条件を明らかにした。過大荷重により水素凝集が促進される場合（より危険な条件）と、逆に水素凝集量が低下する場合があることを明らかにした。さらに，その凝集位置の違いから発言する水素脆化メカニズムが変化する可能性が予測された。実際に材料が使用される疲労条件では，実験室的な疲労荷重だけではなく突発的な荷重が負荷される可能性が排除できない。今年度の解析結果は，このような場合でも水素脆化現象の発現を予測して構造物の安全性を確保できる可能性を示唆していると考えられる。また，実験による過大荷重のある疲労試験を行う体制を構築し，水素環境中の過大荷重を有する疲労試験を行った。この実験では，疲労き裂成長速度と過大荷重を負荷する周期を適度に決めなければ水素の影響が発現しにくいと考えられる。今年度は十分な数の水素脆化試験を行えなかったが，最終年度に実験を行える体制を整えることができた。

该项目将通过实验分析和研究过载历史对氢拥齿的影响，这是氢拥sement的原因，并将提出并建立一种在可变应力疲劳条件下控制氢扩散聚集行为的方法。材料中氢浓度的局部升高引起了氢的含量。因此，通过阐明材料中氢聚集的机制，可以知道氢含糖的条件不太可能诱导氢的含量。在这项研究中，通过数值分析揭示了疲劳条件下应力浓度区域中应力浓度区域中的氢聚集机制，并在实验中验证并检查了它们。这项研究导致了需要氢含糖并预测骨折寿命的结构的设计。这是一个重要的研究主题，有助于氢能基础设施的安全和经济学。在2022财年中，使用数值分析来阐明过载历史对氢聚集的影响的条件。已经表明，由于负载过多（更危险的条件），可以促进氢聚集，相反，氢聚集的量可能会减少。此外，据预测，通过聚集位置差异表示的氢含氢机制可能会改变。实际使用材料的疲劳条件不能排除，不仅是实验室疲劳负荷，还可以突然负载。今年分析的结果表明，即使在这种情况下，也可以预测氢含氢现象的发生并确保结构的安全性。此外，还建立了一个系统，以进行过多载荷的实验进行疲劳测试，并在氢环境中进行过多负载的疲劳测试。在该实验中，人们认为，除非疲劳裂纹的生长速率和超负荷周期进行适度确定，否则氢的作用将不太可能发生。尽管我们今年无法进行足够的氢抗膜测试，但我们能够在最后一年准备一个系统进行实验。

项目成果

疲労中の過大荷重による水素凝集挙動の数値解析

疲劳过程中过载引起的氢团聚行为的数值分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 大見敏仁;藤澤示哉
• 通讯作者: 藤澤示哉

応力多軸度を用いた一定応力条件下での最大水素濃度予測

使用应力多轴性预测恒定应力条件下的最大氢浓度

• 发表时间: 2022
• 作者: 大見敏仁;外山茜
• 通讯作者: 外山茜

Correlation of deformation with damage progression behavior around a notch tip under creep and fatigue conditions for W-added 9Cr steel including weld joint

添加 W 9Cr 钢（包括焊接接头）在蠕变和疲劳条件下变形与缺口尖端周围损伤进展行为的相关性

• DOI: 10.3233/sfc-228010
• 发表时间: 2022
• 期刊: Strength, Fracture and Complexity
• 作者: Yokobori A. Toshimitsu;Ishikawa Haruki;Sugiura Ryuji;Ohmi Toshihito;Tabuchi Masaaki
• 通讯作者: Tabuchi Masaaki

局所多軸応力を用いた水素濃度予測

使用局部多轴应力预测氢浓度

• 发表时间: 2021
• 作者: 大見敏仁;藤澤示哉;寺垣孔生,横堀壽光
• 通讯作者: 寺垣孔生,横堀壽光