報告書番号

Q08014

タイトル（和文）

高温構造材料の粒界局所応力解析手法の開発 ―クリープ疲労条件下への拡張―

タイトル（英文）

Development of Grain Boundary Local Stress Analysis Method for High Temperature Structural Materials - Extension for Creep-Fatigue Condition -

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

前報では，高温構造材料のクリープ条件下での粒界近傍の応力ひずみ状態を明らかにするための粒界局所応力解析手法とプログラムを開発した。本研究では，クリープ疲労条件下の応力ひずみ状態を解明するため，抗応力と背応力の両方を考慮する結晶塑性モデルをプログラムに組み込むことで塑性変形挙動を考慮できるようにした。プログラムの検証のため，応力制御ならびにひずみ制御クリープ疲労条件下の粒界局所応力解析を実施した。その結果，応力制御クリープ疲労条件下においては，粒界三重点近くにおいて結晶方位の組み合わせにより粒界近傍の応力分布が不均一になること，応力再配分により応力保持中にばらつきが小さくなる方向に応力分布が時間とともに変化することを明らかにした。一方，ひずみ制御クリープ疲労条件下では，塑性変形の繰返しにより特定の粒界三重点において塑性ひずみの蓄積が起こることを解明した。その理由としては，結晶方位の異なる結晶粒が粒界三重点において組み合わさることで互いに変形を拘束しあうためと考えられる。

概要 （英文）

The authors have been developed a grain boundary local stress analysis method and program were developed to investigate stress and strain states near a grain boundary under creep condition for high temperature structural materials. In order to clarify the stress and strain states under creep-fatigue condition in this study, the program was improved to be able to consider a plastic deformation behavior by applying a modified crystal plasticity model using both drag and back stresses. To verify the improved program, two cases of grain boundary local stress analyses under both stress-controlled and strain-controlled creep-fatigue conditions were carried out. As a result in case of the stress-controlled creep-fatigue condition, it was revealed that a stress state in the vicinity of a grain boundary became inhomogeneous due to the combination of crystallographic orientations near grain boundary triple points and was changed with time showing the tendency toward reduction of stress variation during stress dwelling because of stress redistribution. On the other hand in case of the strain-controlled one, it was clarified that the accumulation of plastic strain was occurred at specific grain boundary triple points during the cyclic plastic deformation and it seemed that was because the crystal grains with each different crystallographic orientation at the grain boundary triple point constrained those deformation each other.

報告者

キーワード