報告書番号

M10019

タイトル（和文）

熱交換器材料STBA24鋼に対する室温スモールパンチ試験を良好に再現する大変形弾塑性有限要素解析の方法

タイトル（英文）

Pocedures for Large Deformation Finite Element Elastic-plastic Analyses to Simulate Well Small Punch Test for a Heat Exchanger Material STBA24 Steel at Room Temperature

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

微小サンプル試験は、長時間運用される発電プラント機器材料のクリープ余寿命や、延性低下などの材料劣化を評価する手法としてよく用いられる。簡単な薄肉ディスクまたは平板試験片を用いるスモールパンチ試験は、試験片の形状が単純で寸法も小さいことから、これらの目的で用いる有望な技術の一つとされる。しかし、従来の単軸試験と異なり、試験中の変形挙動が明確に理解されているわけではなく、試験結果を解釈し、等価な単軸試験に置き換える何らかの手法が必要とされる。スモールパンチ試験中の破損メカニズムを理解する目的で、試験中の変形挙動に関する有益な情報を抽出し得る有限要素解析を行った。本報告は、熱交換機材料STBA24の室温におけるスモールパンチ試験における変形挙動を良好に再現する試みについて述べる。解析では、共通の弾塑性構成式を用いて、スモールパンチ試験と単軸引張試験の両方を良好に再現できた。これらの試験は（社）日本材料学会高温強度部門委員会、微小サンプルクリープ試験法ワーキンググループで実施されたものである。その結果から、同ワーキンググループが提案する試験法の標準化活動に対して有益な情報が得られた。

概要 （英文）

Miniature sample strength tests are often employed for assessing remaining creep life and material degradation such as ductility reduction of power plant component materials exposed for long term services. Small punch tests using a simple thin disc or plate type specimen are expected to be one of the useful techniques for these purposes for its simple shape and compact dimensions of the specimen. Different from conventional uni-axial loading tests, however, deformation behaviors occurring during the tests are not clearly understood, and some procedures to interpret test results into equivalent uni-axial tests are needed. To understand failure mechanisms proceeding during small punch tests, performing finite element analysis (FEA) provides useful information regarding the deformation processes. This report describes an attempt to simulate well deformation procedures during a small punch test of a heat exchanger material STBA24 at room temperature. The analyses using common elastic-plastic constitutive equations successfully expressed deformation behaviors in both small punch and uni-axial tensile tests performed in the Micro Sample Creep Testing Working Group held in the High Temperature Strength Research Committee of the Japan Society of Materials Science. The results provided useful information for the standardization activities of small punch creep test procedures to be proposed by the working group.

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