第一壁構造用材料の高温多軸応力下における非弾性構成関係の構築

本研究課題では、第一壁構造用材料(PCA材)の高温における非弾性構成関係の構築を目的として、解析的、実験的検討を行い、以下に示す研究結果を得た。1.塑性-クリープ相互作用下の統一型非弾性構成式の検討・・・広い温度領域に適用できると考えられる統一型構成式の中からBodner,Chaboche,Millerによる3種類のモデルを選び、PCA材による実験結果と比較検討した。その結果、いずれのモデルも、繰返し変形挙動の記述は比較的精度よくできるが、降伏応力が明確でない超高温においては、降伏を仮定しないBodnerモデルが優れており、一方、多軸応力下ではMillerモデルが有用であることがわかった。2.PCA材の速度依存性・・・PCA材に対してクリープ試験を実施し、高温における速度依存性を検証した。その結果、他のオーステナイト系ステンレス鋼に比べて、クリープ強度が向上しており、特に降伏応力以下では、定常クリープ速度が著しく低下することが確かめられた。3.FEMによる弾-粘塑性解析・・・第一壁の高温構造強度評価を目的として、汎用ソフトPIGS-PAFECの入・出力プロセッサを利用できるコンバータ・システムを開発した。それを弾-粘塑性FEMプログラムに適用し、環状切欠き材の捩り問題における速度依存性の解析を行って、システムの有用性を明らかにした。また、弾-粘塑性問題に特有の解の収束性についても考察した。なお、上述の結果は互いに関連しており、これらを統合し高温構造物の総合評価手法を確立する必要があるが、特に本研究課題においては、1.と2.で得られた結果を、比較的用意に3.に適用できることを検証しつつ研究を遂行した。

本研究課題では、第一壁構造用材料(PCA材)の高温における非弾性構成関係の構築を目的として、解析的、実験的検討を行い、以下に示す研究結果を得た。1.塑性-クリープ相互作用下の統一型非弾性構成式の検討・・・広い温度領域に適用できると考えられる統一型構成式の中からBodner,Chaboche,Millerによる3種類のモデルを選び、PCA材による実験結果と比較検討した。その結果、いずれのモデルも、繰返し変形挙動の記述は比較的精度よくできるが、降伏応力が明確でない超高温においては、降伏を仮定しないBodnerモデルが優れており、一方、多軸応力下ではMillerモデルが有用であることがわかった。2.PCA材の速度依存性・・・PCA材に対してクリープ試験を実施し、高温における速度依存性を検証した。その結果、他のオーステナイト系ステンレス鋼に比べて、クリープ強度が向上しており、特に降伏応力以下では、定常クリープ速度が著しく低下することが確かめられた。3.FEMによる弾-粘塑性解析・・・第一壁の高温構造強度評価を目的として、汎用ソフトPIGS-PAFECの入・出力プロセッサを利用できるコンバータ・システムを開発した。それを弾-粘塑性FEMプログラムに適用し、環状切欠き材の捩り問題における速度依存性の解析を行って、システムの有用性を明らかにした。また、弾-粘塑性問題に特有の解の収束性についても考察した。なお、上述の結果は互いに関連しており、これらを統合し高温構造物の総合評価手法を確立する必要があるが、特に本研究課題においては、1.と2.で得られた結果を、比較的用意に3.に適用できることを検証しつつ研究を遂行した。