実機模擬を可能とするミニチュア十字型試験片を用いた高温多軸寿命評価式の開発

开发使用微型十字形试验片的高温多轴寿命评价公式，可模拟实际机器

• 批准号: 22K03807
• 负责人: 旭吉 雅健
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K03807/
• 关键词: 多軸; クリープ; 疲労; 寿命評価

脱炭素社会の実現や熱機関の高効率化のために，火力発電プラント等の高温機器では，さらに高温高圧の環境下で短周期での稼働と停止の繰返しが要求される。実機では，複雑な応力状態で，繰返し回数依存型の疲労損傷と，負荷時間依存型のクリープ損傷が重畳されることから，高温機器の安全設計や経年劣化対策のためには，構造材料の高温多軸クリープ疲労損傷を精度良く評価する手法が不可欠である。本研究課題では，実機でのすべての応力状態を模擬するために，ミニチュア十字型試験片を用いた多軸クリープ疲労試験手法を提案して，高精度な寿命評価式を開発することを目的とする。上述した課題の解決のために，ミニチュア十字型試験片での多軸クリープ疲労試験の基礎技術を確立した上で，高精度な寿命評価式を開発するが，試験規格等が存在しないことから，具体的な課題を設定して，それらを順次解決して遂行している。初年度は，100 mmサイズ試験片の設計を達成した。具体的には，有限要素法解析および機械加工技術検討の両面を試行錯誤的に行うことで，一辺が95 mmの十字型試験片の形状寸法を決定した。十字型試験片用クリープ疲労試験機開発は，油圧アクチュエータの動作確認までを完了した。また試験プログラムによって直交する二つの荷重軸を任意に制御でき，それらの動作が同位相のin-phase試験および逆位相のout-of-phase試験の予備動作試験までを完了した。室温での要素試験では，4 kNの軸荷重で試験片中央標点部に約500 μεの軸ひずみが発生することを確認した。この試験片を用いることで，損傷き裂は中央標点部で発生して，それ以外の荷重負荷腕部等からの異常破断等を防止できる可能性が示唆された。

为了实现无碳社会并提高加热发动机的效率，需要在高温，高压环境中在短时间内在短时间内运行和关闭高温设备（例如热发电厂）。在实际机器中，疲劳损害取决于重复的数量和蠕变损害，取决于负载时间在复杂的压力条件下叠加，因此必须准确评估高温多轴蠕变疲劳结构材料的损害，以便安全地设计高温设备的设计，并使衰减的衰减超过时间。该研究主题旨在通过使用微型横切标本提出多轴蠕变疲劳测试方法来开发高度准确的生活评估公式，以模拟实际机器中的所有应力状态。为了解决上述问题，已经建立了在微型横切测试样品上进行多轴蠕变疲劳测试的基本技术，并且开发了高精确的终身评估公式，但是由于不存在任何测试标准，因此设置了混凝土问题，并且这些问题已设定，并且这些问题已解决，然后再解决并进行了解决。在第一年，我们实现了100毫米尺寸标本的设计。具体而言，通过反复试验，进行了有限元分析和加工技术考虑因素，以确定带有95 mm一侧的横切标本的形状和尺寸。在液压执行器的运行中，已经完成了用于横切测试标本的蠕变疲劳测试仪的开发。此外，可以随意通过测试程序来控制两个正交载荷轴，并进行初步操作测试，用于对同相测试的相位内操作的相期内相结合测试的相结合测试测试的初步测试。在室温下的元素测试中，已确认在4 kN的轴向载荷下，在样品的中心处产生了约500με的轴向应变。使用此测试片表明，损坏裂纹可能在中心点发生，从而防止其他负载的手臂的异常断裂，等等。