並列タイトル等Systemization of "Strain limit requirements" of the structural design rule at elevated temperature; Development of the simplified evaluation method for ratchetting due to primary bending stress and secondary membrane stress
一般注記1次応力と2次応力の相互作用によって生じる単軸応力場のラチェットには,これまでに知られている2本棒,Bree円筒及びベローズタイプのラチェットの他に,1次応力が曲げ応力で2次応力が膜応力のタイプのラチェットの存在が予測されるが,このタイプのラチェットの発生条件については未だ検討された例がない。高速増殖炉の高温構造設計基準の中で規定される「ひずみ制限」を整備してゆくためには,基本的な条件下におけるラチェットの発生条件を明らかにし,体系的に整理しておく必要がある。そこで,単軸応力場のラチェットのひとつである定常1次曲げ応力と繰返し2次膜応力が重畳する場合のラチェットに対する簡易評価法の開発を行った。ラチェットの発生条件は,Ponterらの提唱する1次応力の作用下で塑性変形によって消費されるエネルギーを計算する手法(Kinematic Shakedown Theory)を用いて解析的に求めた。定常的な1次曲げ応力と繰返し2次膜応力が作用するはりに対する修正降伏応力を求め,Kinematic Shakedown Theoryを適用すると,ラチェットの発生条件は以下のようになる。2/3X+1/2Y$>$1ここに,X及びYは,それぞれ定常1次曲げ応力と繰返し2次膜応力範囲を材料の降伏応力で無次元化したパラメータである。上記限界の妥当性を,一定の曲げモーメントと繰返し軸変位を受けるはりの有限要素法解析により確認した。定常1次曲げ応力と繰返し2次膜応力が重畳する場合のラチェットの簡易評価法を開発したことにより,単軸応力場条件における定常1次応力と繰返し2次応力の4つの組合せに対するシェークダウン限界が整理できた。
Four types of ratchetting are expected if the interaction of constant primary stress and cyclic secondary stress is considered in the uni-axial stress field. The ratchetting due to the interaction of primary bending stress and secondary membrane stress, which is one of them, has not been discussed, while others have been already clarified based on typical modes, i.e. 2-bar model, Bree model and bellows. In this study a simplified evaluation method for the rachetting due to primary bending stress and secondary membrane stress is developed in order to complete the evaluation methods of four types of ratchetting which are needed to systemize the strain limit requirements of the design rule for FBRs. The ratchetting condition is obtained analytically by the kinematic shakedown theory proposed by Ponter et al.. Calculating the dissipated energy of a beam subjected to primary bending stress and secondary membrane stress using the modified yield stress for the beam, the ratchetting condition is obtained as follows ((2/3)*X)+((1/2)*Y) $>$ 1 where X and Y are non-dimensional primary bending and secondary membrane stress parameters divided by the yield stress of materials respectively. The validity of the boundary is demonstrated in comparison with FEM analysis results of a simple beam subjected to constant bending moment and cyclic axial displacement loads. The shakedown limits of the four modes of ratchetting due to interaction of primary and secondary stresses under uni-axial stress field could be arranged by the development of the simplified evaluation method for ratchetting due to primary bending stress and secondary membrane stress.
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連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System