報告書番号

T99052

タイトル（和文）

ガスタービン動翼材Inconel738LCの高温強度評価法の開発 -第5報：実機条件模擬試験による熱疲労寿命評価法の開発-

タイトル（英文）

Development of high temperature strength evaluation method for Inconel738LC (5th report:Development of thermo-mechanical fatigue life evaluation method based on tests simulating actual blade loading condition)

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

引張圧縮－繰返しねじり波形と温度波形を任意に組み合わせることができる多軸熱疲労試験装置を開発した。この試験装置を用いて、ガスタービン動翼が使用中に受ける温度－ひずみ履歴を模擬した試験ならびに、温度とひずみが同位相および逆位相の熱疲労試験を試験温度450-850℃で実施した。ひずみ保持のない条件での破損寿命は、逆位相と実機模擬条件が同等で、同位相ではこれらより長寿命を示した。これは、後者で負の平均応力を生じたためであった。一方、６分保持の条件では、同位相ではクリープキャビティによる粒界損傷のため寿命低下度合いが最も大きかった。実機模擬条件でも粒界すべりによる損傷のため寿命が低下した。種々の条件の熱疲労寿命を最高温度での等温疲労寿命と統一的に整理できる等価全ひずみ範囲を提案した。さらに、非線形累積損傷モデルをベースとして時間依存型の熱疲労寿命評価法を提案し、同評価法によって熱疲労寿命を高い精度で推定できることを検証した。

概要 （英文）

New biaxial thermo-mechanical fatigue testing machine, which can perform thermo-mechanical fatigue (TMF) tests under any selected condition of axial loading, torsional loading and temperature history with arbitrary amplitude and phase, was developed. TMF tests were performed under complicated axial/torsional loading and temperature waveform (Blade waveform) that simulates strain and temperature histories imposed in actual gas turbine blade, as well as fundamental in-phase and out-of-phase tests. Test temperature was selected between 450-850C. In case of without strain hold, failure life of the out-of-phase is similar to that of the Blade waveform, while failure life of the in-phase is longer than that of the out-of-phase and Blade waveform due to occurrence of negative mean stress. On the other hand, the largest life reduction was observed in the in-phase condition by introducing 6 minutes strain hold at the maximum temperature. In the Blade waveform, life reduction was occurred in some degree due to grain boundary sliding damage during strain hold at the maximum temperature even under compressive strain hold. Thermo-mechanical fatigue lives under various conditions could be well correlated to uniaxial isothemal fatigue data by a equivalent total strain range proposed in this study. Finally, time dependent TMF life prediction model was proposed based on nonlinear damage accumulation model and life prediction accuracy was verified by comparing prediction lives with observed lives.

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