JP3009621B2 - ２軸引張り応力下に用いる試験片及びこれを用いた試験方法 - Google Patents
２軸引張り応力下に用いる試験片及びこれを用いた試験方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、２軸引張り応力下
に用いる試験片及びこれを用いた試験方法に関する。例
えば、蒸気タービン等に使用される高温部材のクリープ
強度特性を研究するために使用するクリープ試験片及び
これを用いた試験方法に適用されるものである。更に、
炉の温度及び媒体の温度を室温〜低温とすることによ
り、破壊靱性試験法及び試験片へ応用可能なものであ
る。
に用いる試験片及びこれを用いた試験方法に関する。例
えば、蒸気タービン等に使用される高温部材のクリープ
強度特性を研究するために使用するクリープ試験片及び
これを用いた試験方法に適用されるものである。更に、
炉の温度及び媒体の温度を室温〜低温とすることによ
り、破壊靱性試験法及び試験片へ応用可能なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】蒸気タービン等で用いられる高温部品で
は、内圧と共に熱応力のためにほぼ等２軸引張り応力を
受けるものが多い。そのような材料のクリープに伴う変
形挙動は、通常行われている一軸引張り試験片にみられ
るそれから推定できるとは限らず、「多軸応力の問題」
として取り扱われてきた。
は、内圧と共に熱応力のためにほぼ等２軸引張り応力を
受けるものが多い。そのような材料のクリープに伴う変
形挙動は、通常行われている一軸引張り試験片にみられ
るそれから推定できるとは限らず、「多軸応力の問題」
として取り扱われてきた。
【０００３】特に、クリープ過程で結晶粒界に空孔が生
じ増殖して亀裂になる場合には、両方向に引っ張られた
場合、空孔は極めてでき易いと考えられる。それ故、場
合によって多軸応力下におけるクリープ試験を実施する
ことは重要なことである。しかしながら、多軸応力下の
クリープ試験は必ずしも容易ではなく、一軸引張り試験
で切欠き引張り試験片を用いて行うことが通常である。
じ増殖して亀裂になる場合には、両方向に引っ張られた
場合、空孔は極めてでき易いと考えられる。それ故、場
合によって多軸応力下におけるクリープ試験を実施する
ことは重要なことである。しかしながら、多軸応力下の
クリープ試験は必ずしも容易ではなく、一軸引張り試験
で切欠き引張り試験片を用いて行うことが通常である。
【０００４】例えば、長期使用中の機器の健全性の評価
は大きなテーマとなっているが、その一技術として結晶
粒界に発生する空孔の増殖程度を観察して、その機器の
余寿命を判定する技術が提案されている（角屋好邦、後
藤徹著「材料」３６巻、４０８号、第９９９〜１００４
ページ（１９８７））。その方法を等２軸引張り応力下
で使用されている機器に適用するには、実験室にて両方
向に引っ張られた状態でクリープ試験を行い、どのよう
に空孔の増殖が行われるのかを観察してデータベース化
しなけれぱならない。
は大きなテーマとなっているが、その一技術として結晶
粒界に発生する空孔の増殖程度を観察して、その機器の
余寿命を判定する技術が提案されている（角屋好邦、後
藤徹著「材料」３６巻、４０８号、第９９９〜１００４
ページ（１９８７））。その方法を等２軸引張り応力下
で使用されている機器に適用するには、実験室にて両方
向に引っ張られた状態でクリープ試験を行い、どのよう
に空孔の増殖が行われるのかを観察してデータベース化
しなけれぱならない。
【０００５】ところが、比較的大きい面積の等２軸応力
場を試験片の外周面に作ってクリープ試験を行うことが
極めて難しいため、そのような試験の実験例は文献には
認められない。多軸応力クリープを行う最も簡単な方法
は、上述のように切欠き引張り試験片を用いることであ
る。図１４に環状切欠き試験片の応力分布例を弾性応力
計算結果で示す。尚、次式の左辺の記号は、電子出願用
書類では使用を認められないので、明細書中では右辺の
記号を以て代用するものとする。
場を試験片の外周面に作ってクリープ試験を行うことが
極めて難しいため、そのような試験の実験例は文献には
認められない。多軸応力クリープを行う最も簡単な方法
は、上述のように切欠き引張り試験片を用いることであ
る。図１４に環状切欠き試験片の応力分布例を弾性応力
計算結果で示す。尚、次式の左辺の記号は、電子出願用
書類では使用を認められないので、明細書中では右辺の
記号を以て代用するものとする。
【０００６】
【数１】
【０００７】この方法では、軸方向応力σZと周方向応
力σθの比は切欠き形状で変えることができるが、一般
に等２軸には程遠い。また、切欠き溝底の応力・歪み分
布は時間と共に急速に変化するので解析が難しい。更
に、多くの場合、溝底の表面から下の内部損傷の進行が
顕著であり、そこで亀裂が生じるので、切欠き試験片を
用いて局部のクリープ損傷の連続観察を行うことは試験
片の破壊観察を行わない限りできない。
力σθの比は切欠き形状で変えることができるが、一般
に等２軸には程遠い。また、切欠き溝底の応力・歪み分
布は時間と共に急速に変化するので解析が難しい。更
に、多くの場合、溝底の表面から下の内部損傷の進行が
顕著であり、そこで亀裂が生じるので、切欠き試験片を
用いて局部のクリープ損傷の連続観察を行うことは試験
片の破壊観察を行わない限りできない。
【０００８】円筒試験片或いは円柱試験片に引張りＰと
捩りＴを与えて、試験片表面に２軸応力場を作る方法が
ある。試験方法とそれによって作られる応力場を図１５
に示す。この方法では、２軸引張り応力場を形成するこ
とは出来ない。また、試験装置は引張り試験と捩り試験
の両負荷装置が必要で非常に高価な装置とならざるを得
ない。
捩りＴを与えて、試験片表面に２軸応力場を作る方法が
ある。試験方法とそれによって作られる応力場を図１５
に示す。この方法では、２軸引張り応力場を形成するこ
とは出来ない。また、試験装置は引張り試験と捩り試験
の両負荷装置が必要で非常に高価な装置とならざるを得
ない。
【０００９】比較的簡単な方法としては、図１６に示す
ように円筒試験片に内圧を加える方法がある。しかしな
がら、この方法の試験部は円筒外面で、図１６に示す薄
肉円筒では応力比はたかだか１：０．５であり１：１に
は程遠い。厚肉としても、その傾向は大差なく、一般に
肉厚化することによって内面から亀裂が発生する。
ように円筒試験片に内圧を加える方法がある。しかしな
がら、この方法の試験部は円筒外面で、図１６に示す薄
肉円筒では応力比はたかだか１：０．５であり１：１に
は程遠い。厚肉としても、その傾向は大差なく、一般に
肉厚化することによって内面から亀裂が発生する。
【００１０】また、図１７に示すように、板の縁を固定
して先端の丸い棒で押抜く試験法もある。しかし、この
方法は、棒先端面と棒に接する試験片内面に摩擦が生じ
るため、高温中で試験片周縁を固定することは難しいこ
と等により、精度の良い試験を行うことは極めて困難で
ある。
して先端の丸い棒で押抜く試験法もある。しかし、この
方法は、棒先端面と棒に接する試験片内面に摩擦が生じ
るため、高温中で試験片周縁を固定することは難しいこ
と等により、精度の良い試験を行うことは極めて困難で
ある。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明が、解決しよう
とする課題は、次の３点である。 等２軸引張り応力試験ができること。 試験片に比較的大きい面積の等２軸引張り応力場があ
り、試験途中で除荷すればそこで試験片を破壊すること
なく観察できること。 クリープ試験が従来と比較しても困難でないこと。
とする課題は、次の３点である。 等２軸引張り応力試験ができること。 試験片に比較的大きい面積の等２軸引張り応力場があ
り、試験途中で除荷すればそこで試験片を破壊すること
なく観察できること。 クリープ試験が従来と比較しても困難でないこと。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明の２軸引張り応力下に用いる試験片は、円筒部の片端
側が滑らかな突出曲面で閉塞形成され、該突出曲面の肉
厚が中心軸部から離れるに従い漸増し前記円筒部肉厚と
滑らかに連続していることを特徴とし、また、計測を容
易とするために、前記突出曲面における円筒中心軸部を
一定範囲均一厚さとしたことを特徴とする。
明の２軸引張り応力下に用いる試験片は、円筒部の片端
側が滑らかな突出曲面で閉塞形成され、該突出曲面の肉
厚が中心軸部から離れるに従い漸増し前記円筒部肉厚と
滑らかに連続していることを特徴とし、また、計測を容
易とするために、前記突出曲面における円筒中心軸部を
一定範囲均一厚さとしたことを特徴とする。
【００１３】また、上記課題を解決する請求項１又は２
記載の試験片を用いた試験方法は、前記円筒部の他端面
を閉塞すると共に前記突出曲面以外の部分に加圧手段を
接続して前記試験片に内圧をかけることを特徴とし、更
に、クリープ試験を行うために、前記試験片を所定の試
験温度及び雰囲気に維持するための容器に挿入して加熱
試験を行うことを特徴とする。
記載の試験片を用いた試験方法は、前記円筒部の他端面
を閉塞すると共に前記突出曲面以外の部分に加圧手段を
接続して前記試験片に内圧をかけることを特徴とし、更
に、クリープ試験を行うために、前記試験片を所定の試
験温度及び雰囲気に維持するための容器に挿入して加熱
試験を行うことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に係る円筒試験片１は、図
１に示すように、主として、円筒部５、連結部４及び試
験部３より構成されている。即ち、円筒試験片１は、円
筒部５の片方の端面２側が滑らかな連結部４及び試験部
３よりなる突出曲面で閉塞形成され、該突出曲面の肉厚
が中心軸部から離れるに従い漸増し、円筒部５の肉厚と
滑らかに連続した形状となっている。
１に示すように、主として、円筒部５、連結部４及び試
験部３より構成されている。即ち、円筒試験片１は、円
筒部５の片方の端面２側が滑らかな連結部４及び試験部
３よりなる突出曲面で閉塞形成され、該突出曲面の肉厚
が中心軸部から離れるに従い漸増し、円筒部５の肉厚と
滑らかに連続した形状となっている。
【００１５】ここで、円筒部５は、円筒形状であるのに
対し、試験部３及び連結部４はほぼ球殻形状をなしてい
る。特に、試験部３は、例えば、図２に示すように、突
出曲面の円筒中心軸部分において、円筒部５と中心を同
じくする均一の厚みｔを有する薄肉球殻の一部として突
出している。試験部３の均一の厚みｔとは、内圧の作用
する方向に計った肉厚である。また、均一の厚みｔを有
する試験部３の面積は、円筒試験片１の設計により任意
に大きくすることができる。
対し、試験部３及び連結部４はほぼ球殻形状をなしてい
る。特に、試験部３は、例えば、図２に示すように、突
出曲面の円筒中心軸部分において、円筒部５と中心を同
じくする均一の厚みｔを有する薄肉球殻の一部として突
出している。試験部３の均一の厚みｔとは、内圧の作用
する方向に計った肉厚である。また、均一の厚みｔを有
する試験部３の面積は、円筒試験片１の設計により任意
に大きくすることができる。
【００１６】連結部４は、例えば、図２に示すように、
試験部３の外周面を滑らかに円筒部５の外周面につなげ
るように湾曲した外面を有し、且つ、試験部３から円筒
部５に向かうに従って徐々に厚みが増すように湾曲した
内面を有する。連結部４も、試験部３と同様に内圧が負
荷するので、なるべく特異な応力部が出来ないように、
極力厚み及び曲率の変化を少なくしてある。
試験部３の外周面を滑らかに円筒部５の外周面につなげ
るように湾曲した外面を有し、且つ、試験部３から円筒
部５に向かうに従って徐々に厚みが増すように湾曲した
内面を有する。連結部４も、試験部３と同様に内圧が負
荷するので、なるべく特異な応力部が出来ないように、
極力厚み及び曲率の変化を少なくしてある。
【００１７】このような円筒試験片１において、試験部
３の外周面は、球状で薄肉であるため、内圧を受けると
肉厚方向の応力は零で、肉厚方向に対して直角な２方向
に等しい軸引張り応力、つまり、等２軸引張り応力を受
けることになる。従って、試験部３の厚みをｔ（ｍ
ｍ）、平均半径をｒm（ｍｍ）として、内圧ｐ（ＭＰ
ａ）を受けると、下式（１）に示すように、直角２方向
に等しい次の応力σt及びσθが発生する。そのため、
上述したように、試験部３、連結部４等が適切に設計さ
れていれば、等２軸の引張り応力試験が可能となる。
３の外周面は、球状で薄肉であるため、内圧を受けると
肉厚方向の応力は零で、肉厚方向に対して直角な２方向
に等しい軸引張り応力、つまり、等２軸引張り応力を受
けることになる。従って、試験部３の厚みをｔ（ｍ
ｍ）、平均半径をｒm（ｍｍ）として、内圧ｐ（ＭＰ
ａ）を受けると、下式（１）に示すように、直角２方向
に等しい次の応力σt及びσθが発生する。そのため、
上述したように、試験部３、連結部４等が適切に設計さ
れていれば、等２軸の引張り応力試験が可能となる。
【００１８】
【数２】
【００１９】ここで、試験部３を真球形状とすれば、理
論的に、肉厚方向の応力は零で、肉厚方向に対して直角
な２方向に等しい軸引張り応力を受ける「等２軸引張り
応力試験」が可能となる。但し、実際には真球形状に加
工することは困難であるため、通常の加工方法により、
薄肉球殻と認められる程度に加工されるものでも良く、
このような形状としても「２軸引張り応力試験」を実施
することが可能である。
論的に、肉厚方向の応力は零で、肉厚方向に対して直角
な２方向に等しい軸引張り応力を受ける「等２軸引張り
応力試験」が可能となる。但し、実際には真球形状に加
工することは困難であるため、通常の加工方法により、
薄肉球殻と認められる程度に加工されるものでも良く、
このような形状としても「２軸引張り応力試験」を実施
することが可能である。
【００２０】更に、球に近い楕円形状、２次曲面形状と
しても、「２軸引張り応力試験」に近い試験を実施でき
るもの考えられる。尚、図８に示すように、連結部４か
ら試験部３に至る形状は、中心と半径の異なる２つの球
がほぼ接する状態とするのが最も好ましい形状である
が、均等な肉厚としての試験部３はほぼ点に近い状態と
なり、試験片は作り易いが、計測が困難となる。
しても、「２軸引張り応力試験」に近い試験を実施でき
るもの考えられる。尚、図８に示すように、連結部４か
ら試験部３に至る形状は、中心と半径の異なる２つの球
がほぼ接する状態とするのが最も好ましい形状である
が、均等な肉厚としての試験部３はほぼ点に近い状態と
なり、試験片は作り易いが、計測が困難となる。
【００２１】上述した円筒試験片１は、例えば、図１に
示すように、高温炉１１等の加熱手段内で所定の試験温
度及び雰囲気に維持することにより、クリープ試験に適
用することができる。即ち、図１に示すように、内圧ク
リープ試験機１５内には高温炉１１が設置されると共に
この高温炉１１内に円筒試験片１が挿入され、この円筒
試験片１にポンプ１３が配管８を介して接続され、円筒
試験片１には水１０による内圧が負荷されている。
示すように、高温炉１１等の加熱手段内で所定の試験温
度及び雰囲気に維持することにより、クリープ試験に適
用することができる。即ち、図１に示すように、内圧ク
リープ試験機１５内には高温炉１１が設置されると共に
この高温炉１１内に円筒試験片１が挿入され、この円筒
試験片１にポンプ１３が配管８を介して接続され、円筒
試験片１には水１０による内圧が負荷されている。
【００２２】具体的には、円筒部５の他端７をノズル１
８で閉塞すると共に溶接付け９を施し、このノズル１８
に配管８を連結したものであり、配管８に水１０を通し
て、円筒試験片５に圧力を伝達して内圧を負荷する。内
圧は、ポンプ１３で調整する。内圧クリープ試験機１５
それ自身は、従来より使用されているものをそのまま使
用可能である。また、高温炉１１は、円筒試験片１を所
定の試験温度及び雰囲気に維持するための容器であり、
その一部には窓１２が設けられている。
８で閉塞すると共に溶接付け９を施し、このノズル１８
に配管８を連結したものであり、配管８に水１０を通し
て、円筒試験片５に圧力を伝達して内圧を負荷する。内
圧は、ポンプ１３で調整する。内圧クリープ試験機１５
それ自身は、従来より使用されているものをそのまま使
用可能である。また、高温炉１１は、円筒試験片１を所
定の試験温度及び雰囲気に維持するための容器であり、
その一部には窓１２が設けられている。
【００２３】その窓１２に望遠鏡等の計測手段１４が設
けられており、円筒試験片１の試験部３の先端６の変位
を観察することが可能である。具体的には、試験部３の
先端６に望遠鏡の焦点を合わせるために、望遠鏡を移動
させて、その移動量を先端６の変位として計測するので
ある。或いは、窓１２の外にレーザ距離計などの計測手
段１４を固定して、試験部３の先端６までの距離を読み
取ることにより、その変位を求めるのである。
けられており、円筒試験片１の試験部３の先端６の変位
を観察することが可能である。具体的には、試験部３の
先端６に望遠鏡の焦点を合わせるために、望遠鏡を移動
させて、その移動量を先端６の変位として計測するので
ある。或いは、窓１２の外にレーザ距離計などの計測手
段１４を固定して、試験部３の先端６までの距離を読み
取ることにより、その変位を求めるのである。
【００２４】
【実施例】以下、本発明について、試験片の形状を決定
するために実施したクリープ解析結果の例を示す実施例
を参照して詳細に説明する。
するために実施したクリープ解析結果の例を示す実施例
を参照して詳細に説明する。
【００２５】〔実施例１〕本発明の第１の実施例に係る
円筒試験片の主要部を図８に示す。本実施例は、理論的
に最も好ましいと考えられる形状であり、次のようにし
て決定する。先ず、円筒部５の中心線上に点０0を取
り、その点０0を中心にして、円筒部５の外径ｒ0で球を
作りそれを連結部４の外径とする。
円筒試験片の主要部を図８に示す。本実施例は、理論的
に最も好ましいと考えられる形状であり、次のようにし
て決定する。先ず、円筒部５の中心線上に点０0を取
り、その点０0を中心にして、円筒部５の外径ｒ0で球を
作りそれを連結部４の外径とする。
【００２６】次に、円筒部５の中心線上に点０iを取
り、その点０iを中心として円筒部５の内径ｒiで球を作
りそれを連結して連結部４の内径とする。連結部４の延
長線上に試験部３として厚みｔを有する部分は、ほぼ球
殻の頂点０である一点である。
り、その点０iを中心として円筒部５の内径ｒiで球を作
りそれを連結して連結部４の内径とする。連結部４の延
長線上に試験部３として厚みｔを有する部分は、ほぼ球
殻の頂点０である一点である。
【００２７】このような構成を有する円筒試験片につい
てクリープ試験を行った。メッシュ図と内圧条件は、図
９に通りである。尚、試験部３の肉厚ｔは、１ｍｍであ
る。そのとき用いたクリープ歪み速度ｄε／ｄｔと応力
の関係は次式による。 ｄε／ｄｔ＝Ａσn ここで、Ａ＝９×１０-12、ｎ＝５．７８を用いたが、
これらの値は５５０℃における２．２５％Ｃr−Ｍo鋼で
見られる代表的値である。
てクリープ試験を行った。メッシュ図と内圧条件は、図
９に通りである。尚、試験部３の肉厚ｔは、１ｍｍであ
る。そのとき用いたクリープ歪み速度ｄε／ｄｔと応力
の関係は次式による。 ｄε／ｄｔ＝Ａσn ここで、Ａ＝９×１０-12、ｎ＝５．７８を用いたが、
これらの値は５５０℃における２．２５％Ｃr−Ｍo鋼で
見られる代表的値である。
【００２８】試験部３の０点における歪みの時間に対す
る変化を図１０に示すように、異常な状況は認められな
い。試験部３の０点における歪みと変位の関係を図１１
に示すように、両者の間にはほぼ直線的な関係が認めら
れ、変位からの歪み推定の可能性が指摘できる。１４０
００時間の計算結果から、外周面での応力比σθ／σt
の試験部３・連結部４から円筒部５に至る変化を図１２
に示す。
る変化を図１０に示すように、異常な状況は認められな
い。試験部３の０点における歪みと変位の関係を図１１
に示すように、両者の間にはほぼ直線的な関係が認めら
れ、変位からの歪み推定の可能性が指摘できる。１４０
００時間の計算結果から、外周面での応力比σθ／σt
の試験部３・連結部４から円筒部５に至る変化を図１２
に示す。
【００２９】図１２の下図に示すように、横軸の角度は
円筒中心線上の点０0を中心とする角度で、試験部３の
０点を零としている。同図から、試験部３では、応力比
σθ／σtがほぼ１になっており、等２軸応力状態であ
ることが認められる。また、等２軸応力状態にある領域
は小さいので、試験片形状の改良することも可能であ
る。
円筒中心線上の点０0を中心とする角度で、試験部３の
０点を零としている。同図から、試験部３では、応力比
σθ／σtがほぼ１になっており、等２軸応力状態であ
ることが認められる。また、等２軸応力状態にある領域
は小さいので、試験片形状の改良することも可能であ
る。
【００３０】応力の時間に伴う変化を図１３に示す。試
験部３の板厚方向で９点の位置での値が示されている
が、何れも引張り応力であることが認められる。特に注
目されるのは、肉厚内の７点の応力が、時間の経過に伴
い外面のそれよりも大きくなっていることである。そこ
で、試験前に計算にて応力を予測して、その後実際の試
験にて確認し、形状についてはその都度調整すると良
い。
験部３の板厚方向で９点の位置での値が示されている
が、何れも引張り応力であることが認められる。特に注
目されるのは、肉厚内の７点の応力が、時間の経過に伴
い外面のそれよりも大きくなっていることである。そこ
で、試験前に計算にて応力を予測して、その後実際の試
験にて確認し、形状についてはその都度調整すると良
い。
【００３１】〔実施例２〕本発明の第２の実施例に係る
円筒試験片の主要部を図２に示す。本実施例は、等厚の
領域を広げた試験部３を持つ円筒試験片１に関し、図９
と等しい条件でクリープ解析を行った。試験部３の０点
における歪みの時間に対する変化を図３に示すように、
異常な状況は認められない。
円筒試験片の主要部を図２に示す。本実施例は、等厚の
領域を広げた試験部３を持つ円筒試験片１に関し、図９
と等しい条件でクリープ解析を行った。試験部３の０点
における歪みの時間に対する変化を図３に示すように、
異常な状況は認められない。
【００３２】試験部３の０点における歪みと変位の関係
を図４に示すように、両者の間にはほぼ直線的な関係が
認められ、変位からの歪み推定の可能性が指摘できる。
１４０００時間の計算結果から、外周面での応力比σθ
／σtの試験部３・連結部４から円筒部５に至る変化を
図５に示す。図５の下図に示すように、横軸の角度は円
筒中心線上の点０0を中心とする角度で、試験部３の０
点を零としている。
を図４に示すように、両者の間にはほぼ直線的な関係が
認められ、変位からの歪み推定の可能性が指摘できる。
１４０００時間の計算結果から、外周面での応力比σθ
／σtの試験部３・連結部４から円筒部５に至る変化を
図５に示す。図５の下図に示すように、横軸の角度は円
筒中心線上の点０0を中心とする角度で、試験部３の０
点を零としている。
【００３３】同図から、試験部３では、応力比σθ／σ
tがほぼ１になっており、等２軸応力状態であることが
認められる。但し、試験部３と連結部４との境界あたり
で、局部的に応力の変動が認められる。これらの応力の
値は、試験部３の値よりも小さく、また顕著な変動ピー
クを示す位置では応力は圧縮となっている。これより、
試験部３からクリープの破壊が始まることが期待され
る。
tがほぼ１になっており、等２軸応力状態であることが
認められる。但し、試験部３と連結部４との境界あたり
で、局部的に応力の変動が認められる。これらの応力の
値は、試験部３の値よりも小さく、また顕著な変動ピー
クを示す位置では応力は圧縮となっている。これより、
試験部３からクリープの破壊が始まることが期待され
る。
【００３４】応力の時間に伴う変化を図６に示す。試験
部３の板厚方向で９点の位置での値が示されているが、
何れも引張り応力であることが認められる。また、外周
の応力は常に肉厚内部の応力よりも高い値であることが
認められる。
部３の板厚方向で９点の位置での値が示されているが、
何れも引張り応力であることが認められる。また、外周
の応力は常に肉厚内部の応力よりも高い値であることが
認められる。
【００３５】〔比較例〕比較例として、２軸引張り応力
用試験片として適切でなかった例を図７に示す。図７に
示すように、試験部３と連結部４との間が不連続的に変
化しているため、角度１５°あたりで、試験部３よりも
高い値が認められる。このような場合には、試験片形状
として不適切であり、改良が必要であると考えられる。
用試験片として適切でなかった例を図７に示す。図７に
示すように、試験部３と連結部４との間が不連続的に変
化しているため、角度１５°あたりで、試験部３よりも
高い値が認められる。このような場合には、試験片形状
として不適切であり、改良が必要であると考えられる。
【００３６】
【発明の効果】以上、実施例に基づいて、具体的に説明
したように、本発明の試験片を用いることにより、２軸
引張り応力試験を比較的簡単な装置で精度良く行うこと
ができる。特に、試験片を所定の温度及び雰囲気下に維
持することにより、蒸気タービン等に使用される等２軸
引張り応力場でのクリープ試験が行える。また、試験片
の表面で比較的大きい等２軸引張り応力場が得られるの
で、試験途中で除荷すれば試験片を非破壊的に結晶粒界
に発生する空孔の観察が可能となり、機器の余寿命やク
リープ強度特性の研究へ大いに貢献できる。
したように、本発明の試験片を用いることにより、２軸
引張り応力試験を比較的簡単な装置で精度良く行うこと
ができる。特に、試験片を所定の温度及び雰囲気下に維
持することにより、蒸気タービン等に使用される等２軸
引張り応力場でのクリープ試験が行える。また、試験片
の表面で比較的大きい等２軸引張り応力場が得られるの
で、試験途中で除荷すれば試験片を非破壊的に結晶粒界
に発生する空孔の観察が可能となり、機器の余寿命やク
リープ強度特性の研究へ大いに貢献できる。
【図１】本発明の実施の態様に係る内圧クリープ試験機
及び試験片の説明図である。
及び試験片の説明図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る試験片の主要部の
拡大図である。
拡大図である。
【図３】図２に示す試験部のクリープ歪み時間線図であ
る。
る。
【図４】図２に示す試験部の歪みと先端の変位の関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】図２に示す試験部の外周面応力が試験部、連結
部そして円筒部に至る変化を計算時間６０００時間で示
すグラフである。
部そして円筒部に至る変化を計算時間６０００時間で示
すグラフである。
【図６】図２に示す試験部の試験部肉厚内の各位置にお
ける応力時間線図である。
ける応力時間線図である。
【図７】比較例における応力のピークを示すグラフであ
る。
る。
【図８】本発明の第１の実施例に係る試験片の主要部の
拡大図である。
拡大図である。
【図９】図８に示す試験部のクリープ解析条件の説明図
である。
である。
【図１０】図８に示す試験部のクリープ歪み時間線図で
ある。
ある。
【図１１】図８に示す試験部の歪みと先端の変位の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図１２】図８に示す試験部の外周面応力比が試験部、
連結部そして円筒部に至る変化を計算時間１００００時
間で示すグラフである。
連結部そして円筒部に至る変化を計算時間１００００時
間で示すグラフである。
【図１３】図８に示す試験部の試験部肉厚内の各位置に
おける応力時間線図である。
おける応力時間線図である。
【図１４】切欠き試験片の弾性応力解析結果例を示す説
明図である。
明図である。
【図１５】引張りと捩りを与えた丸棒の表面応力状態の
説明図である。
説明図である。
【図１６】薄肉円筒の内圧により生じる応力の説明図で
ある。
ある。
【図１７】板を丸棒で押抜く試験法の説明図である。
１ 円筒試験片 ２ 端面 ３ 試験部 ４ 連結部 ５ 円筒部 ６ 先端 ７ 他端 ９ 溶接付け １０ 水 １１ 高温炉 １２ 窓 １３ ポンプ １４ 計測器 １５ 内圧クリープ試験機
Claims (4)
- 【請求項１】 円筒部の片端側が滑らかな突出曲面で閉
塞形成され、該突出曲面の肉厚が中心軸部から離れるに
従い漸増し前記円筒部肉厚と滑らかに連続していること
を特徴とする２軸引張り応力下に用いる試験片。 - 【請求項２】 前記突出曲面における円筒中心軸部を一
定範囲均一厚さとしたことを特徴とする請求項１記載の
２軸引張り応力下に用いる試験片。 - 【請求項３】 請求項１又は２記載の試験片における前
記円筒部の他端面を閉塞すると共に前記突出曲面以外の
部分に加圧手段を接続して前記試験片に内圧をかけるこ
とを特徴とする試験方法。 - 【請求項４】 請求項１又は２記載の前記試験片を所定
の試験温度及び雰囲気に維持するための容器に挿入して
加熱試験を行うことを特徴とする試験方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8031849A JP3009621B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | ２軸引張り応力下に用いる試験片及びこれを用いた試験方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8031849A JP3009621B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | ２軸引張り応力下に用いる試験片及びこれを用いた試験方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09229833A JPH09229833A (ja) | 1997-09-05 |
| JP3009621B2 true JP3009621B2 (ja) | 2000-02-14 |
Family
ID=12342508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8031849A Expired - Fee Related JP3009621B2 (ja) | 1996-02-20 | 1996-02-20 | ２軸引張り応力下に用いる試験片及びこれを用いた試験方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3009621B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8246122B2 (en) | 2007-08-10 | 2012-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brake control system and brake control method |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2935801B1 (fr) | 2008-09-08 | 2012-11-23 | Arkema France | Procede de determination de la tenue a la fatigue d'une composition polymerique |
| JP6104594B2 (ja) * | 2012-12-19 | 2017-03-29 | 三菱重工業株式会社 | 内圧試験装置 |
| CN113138130B (zh) * | 2021-04-22 | 2023-04-07 | 哈尔滨工业大学 | 超低温原位拉伸台及扫描电镜超低温原位拉伸测试系统 |
-
1996
- 1996-02-20 JP JP8031849A patent/JP3009621B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8246122B2 (en) | 2007-08-10 | 2012-08-21 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Brake control system and brake control method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09229833A (ja) | 1997-09-05 |
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