熱応力緩和構造モデル(1)供試体熱過渡強度試験; 第5報,き裂の解析と進展評価

• Material Type: 文書・図像類
• Title: 熱応力緩和構造モデル(1)供試体熱過渡強度試験; 第5報,き裂の解析と進展評価
• Author/Editor: 田中 信之; 渡士 克己; 岩田 耕司; 吉田 博治
• Author Heading: 田中 信之; 渡士 克己; 岩田 耕司; 吉田 博治
• Publication Date: 1991-09
• Publication Date (W3CDTF): 1991-09
• Alternative Title: Creep fatigue test of thermal stress mitigation structure model (I) under thermal transient loadings; (5)Fracture mechanics analysis of the cracks
• Periodical title: PNC TN9410 91-295
• Text Language Code: jpn
• Target Audience: 一般
• Note (General): 構造物強度確性試験施設(TSS)を用いて、熱応力緩和構造モデル1)供試体の熱過渡強度試験を実施した。これまでに、供試体の設計・製作から熱過渡強度試験、解体検査、強度評価について一連の成果を報告してきている。本報告書は熱応力緩和構造供試体1)に発生した熱クリープ疲労き裂について破壊力学的手法を用いて解析・評価を行った結果について述べたものである。まず、き裂を有する軸対称あるいは3次元の有限要素モデルについて過渡荷重が負荷される場合の弾塑性クリープ解析を実施した。続いて、破壊力学パラメータとして、疲労き裂進展挙動を記述するJ積分およびクリープき裂進展挙動を記述するJ'積分について解析した。これらの破壊力学パラメータの解析は、CANIS-Jを用いて行った。熱過渡荷重が負荷される場合には熱歪が板厚方向に分布するため、通常用いられるJ積分は経路独立性を失うことが知られている。これに対して、今回の解析に採用したJ積分の拡張であるJ積分は経路に独立であり、熱応力場における破壊力学パラメータとして有効であることが確認された。一方、定常クリープ場に対して適用可能なJ積分を非定常クリープ場にまで拡張したJ'積分についてもほぼ経路独立と見なし得る結果が得られ、非定常・熱応力場における破壊力学パラメータとして有効であることが確認された。熱過渡荷重下では板厚方向にき裂が進展するのに伴って、疲労J積分範囲$\Delta$JあるいはクリープJ'積分範囲$\Delta$J'があるき裂深さで最大値を示し、その後減少することが知られている。今回解析した結果では、内筒溶接部、入口ノズル-上鏡周継ぎ手部、支持スカートシンニング部において板厚のほぼ1/2近傍で最大値を示した。さらに、供試体に発生したいくつかの代表き裂についてき裂深さと$\Delta$Jおよび$\Delta$J'の関係を把握し、熱クリープ疲労き裂で定式化された材料のき裂進展速度データ(疲労に対してda/dN vs$\Delta$J、 クリープに対してda/dt vs$\Delta$J')を用いて、解析で得られた$\Delta$J、および$\Delta$J'を適用して得られるクリープ疲労き裂進展速度を用いれば、本供試体に発生した熱クリープ疲労き裂の進展挙動を比較的精度良く表現することができた。; A failure test of a structure model was carried out under cyclic thermal transient stress in the thermal transient test facility for structures(TTS). After the test, destructive examination of the model clarified crackings as planned. Formerly inelastic analysis was applied to creep-fatigue damage evaluation, and good relationship was obtained between creep-fatigue damage and observed cracks. The result showed damage distributions were well corresponding to those of crack depth. The damage was not able to explain the crack propagation behavior, although could describe the crack initiation behavior. It was, therfore, important to assess the crack propagation behavior by fracture mechanics method in order to understand the crack propagation behavior. This report describes the crack analysis results of several cracks observed on the model named Thermal Stress Mitigation Structure Model (1). Axisy㎜etric finite element analyses were carried out for cyclic thermal transient loadings. It has been known that J-integral is path-dependent for thermal transient stress field. Therefore, J^ and J^' integrals for fatigue and creep crack growth, respectively were calculated by the CANIS-J code (Crack Analysis in Structure-J version). As the analysis results, J^ and J^' were almost path-independent, so these parameters were considered to be suitable for assessing the intensity of the crack-tip stress-strain field under thermal transient loadings. The distribution of J^ and J^' along the thickness direction were obtained. It was confirmed that J^ and J^' take the maximum values in nearly middle depth of the thickness and decrease gradually when crack depth exceed that point. Crack propagation behavior was simulated by such a manner that crack propagation rate was calculated from J^ and J^' integrals distributions with material crack growth law. The number of cycles of thermal transient, which was needed for cracks to propagate from the initial length (supposed to be 1mm) ...
• Source: /PNC-TN9410-91-295.pdf （fulltext）; https://jopss.jaea.go.jp/pdfdata/PNC-TN9410-91-295.pdf
• Access Restrictions: 限定公開
• Data Provider (Database): 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）; https://irdb.nii.ac.jp
• Original Data Provider (Database): 日本原子力研究開発機構 : JOPSS:JAEA Originated Papers Searching System

• Summary, etc.: 構造物強度確性試験施設(TSS)を用いて、熱応力緩和構造モデル1)供試体の熱過渡強度試験を実施した。これまでに、供試体の設計・製作から熱過渡強度試験、解体検査、強度評価について一連の成果を報告してきている。本報告書は熱応力緩和構造供試体1)に発生した熱クリープ疲労き裂について破壊力学的手法を用いて解...