核融合ブランケット材料の高温破壊強度に関する研究

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SUS316材の高温引張試験を行い、機械的性質を調べた。降伏応力、引張強さ、流動応力は温度が高くなるにつれて低下しているが、全伸びは室温が最も大きく、600,650℃で低下し、700℃で再度増加している。70時間の定常クリープ試験の結果よりMillerの非弾性構成方程式を求めた。低応力の場合は実験値と一致しているが、高応力になるにつれて一致は悪くなる。クリープ熱疲労実験では、試験片の表裏で温度差が小さい、加熱炉の出力不足、試験片の裏側の温度変動および試験片に生ずる変形が不均一等の問題点があり、試験機の改造を行った。改造した試験機を使って、板厚4mm-8mm、板幅5mmの試験片の熱疲労実験を行った。高温側と低温側の温度差約145℃であるが、いずれも低温側が温度一定とならず、冷却方式を再検討する必要がある。クリープ破壊の特性を明かにするために、クリープき裂の発生と進展に注目する。特にき裂進展速度は、クリープき裂において重要で、き裂進展速度を支配する破壊力学パラメータに関する数多くの実験があるが、解析面においては、材料非線形を有し、かつ全断面降伏下において時間依存の破壊であるため、厳密な解析が困難であり、その例は多くない。有限要素法によるき裂進展シュミレーションを行うと同時に、クリープき裂に対して提案されている破壊力学パラメータJ'積分、およびAtluriによる【(T!・c)_1】積分の評価を行い、その有効性について検討した。静止き裂の場合、J'値は径路依存性を示しているが、【(T!・c)_1】値は負荷直後より良好な径路独立性を示している。き裂進展解析においても、【(T!・c)_1】積分は径路独立性を示しており、クリープき裂に対して有効なパラメータであると考えられる。微少変形理論と有限変形理論解析では、顕著な差は認められないが、変形速度に若干の差が見られた。