船体構造における腐食疲労き裂進展下限速度の解明

船体结构腐蚀疲劳裂纹扩展下限速度的阐明

• 批准号: 18K04594
• 负责人: 林原 仁志
• 金额: $ 2.5万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18K04594/
• 关键词: 腐食疲労; き裂進展; 船体構造; 応力腐食; 応力拡大係数; 亀裂進展; すき間腐食

本研究の目的は、低ΔK領域、特に進展速度の下限界値PGRを実験的に決定することにある。腐食疲労き裂の進展速度が応力拡大係数（K値）範囲ΔKに依存する大速度領域と比較して、低ΔK領域における一定速度に近いき裂進展挙動は、実験上の制約から、定量的な面では正確に評価されてこなかった。一方で、実船の荷重履歴を考えると、後者の低K値範囲領域における下限界進展速度の値が、船体構造の腐食疲労寿命を解析する上で重要となる。低K値範囲領域における下限界進展速度を明らかにすることで、船体構造における腐食衰耗との競合現象をより正確に解析できるようになり、より実際に即した長期寿命予測が実現できる。今年度は、表面き裂の成長評価において、き裂底部の応力状態を評価するために、き裂深さに加え、腐食環境中におけるき裂形状変化の評価が必要であることが明らかとなったことから、既存文献等に提案されている近接端子法を用いる電位差法と、直流電位差法及び交流電位差法を組み合わせた腐食疲労き裂計測への適用性を検証し、計測システムの設計及び試作を行った。促進環境中において高ΔK側での貫通き裂の進展速度評価を実施し、既存文献に見られるデータより進展速度が小さいことが確認された。低ΔK側及び海水中の試験を今後実施する計画をした。無負荷状態でのき裂模擬スリット寸法の進展挙動を浸漬実験により評価したが、実験方法に改善すべき点が見いだされ、試験片を再調整し、海水中及び促進環境中における試験を昨年度に引き続き実施している。

本研究的目的是通过实验确定低ΔK区域，特别是传播速率PGR的下限。与腐蚀疲劳裂纹扩展速率取决于应力强度因子（K值）范围ΔK的高速区域相比，低ΔK区域中的裂纹近等速扩展行为由于实验限制而无法定量确定。尚未得到准确评估。另一方面，当考虑实际船舶的载荷历史时，后低K值范围内的下限增长率的值对于分析船舶结构的腐蚀疲劳寿命变得重要。通过明确低K值范围内的下限演化速率，将能够更准确地分析船体结构中腐蚀和磨损的竞争现象，实现更现实的长期寿命预测。今年，人们清楚地认识到，在评估表面裂纹的扩展时，不仅需要评估裂纹深度，还需要评估腐蚀环境中裂纹形状的变化，以便评估裂纹底部的应力状态。因此，我们利用现有文献中提出的闭端子法、直流电位差法、交流电位差法验证了电位差法在腐蚀疲劳裂纹测量中的适用性，并设计并原型制作了测量系统。 。我们对加速环境下高ΔK侧的贯通裂纹的扩展速度进行了评价，结果确认其扩展速度低于现有文献中的数据。我们计划将来在低ΔK侧和海水中进行测试。通过浸没实验评价了空载条件下模拟裂纹缝尺寸的扩展行为，但发现实验方法存在需要改进的地方，因此重新调整试件，并进行了海水和加速环境下的试验。去年以来，这项工作仍在实施中。

项目成果

全面腐食進行下での腐食疲労表面き裂進展の評価試験

全尺寸腐蚀进展下腐蚀疲劳表面裂纹扩展评价试验

• 发表时间: 2023
• 作者: 林原仁志

全面腐食進行下での腐食疲労表面き裂進展の評価試験

全尺寸腐蚀进展下腐蚀疲劳表面裂纹扩展评价试验

• 发表时间: 2023
• 作者: 林原仁志