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QUICK EVALUATION METHOD OF ELASTICITY, PLASTICITY, AND CREEP CHARACTERISTIC meetings

Patent code P08A014176
Posted date Jan 9, 2009
Application number P2007-046689
Publication number P2008-209262A
Patent number P4899058
Date of filing Feb 27, 2007
Date of publication of application Sep 11, 2008
Date of registration Jan 13, 2012
Inventor
  • (In Japanese)大口 健一
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人秋田大学
Title QUICK EVALUATION METHOD OF ELASTICITY, PLASTICITY, AND CREEP CHARACTERISTIC meetings
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a quick evaluation method of elasticity, plasticity, and a creep characteristic capable of executing evaluation of elasticity, plasticity, and creep characteristic wherein several kinds of tensile tests under strain rate and several kinds of creep test under retention stress are required to be executable hitherto, only by one kind of a step wave load test that comprises an instantaneous load part and a strain retention part.
SOLUTION: The step wave load test wherein an instantaneous load and strain retention are repeated is executed, and a stress-elastic/plastic strain curve is acquired from a stress-strain curve, corresponding to the instantaneous load part; and a material constant relative to an elastic/plastic characteristic is derived from the stress-elastic/plastic strain curve, and a relation between the stress and the creep strain rate is acquired from a stress mitigation curve. Then, the ratio between transient creep strain rate and steady creep strain rate is acquired from a repeated stress mitigation curve, and the material constants of a steady creep rule and a transient creep rule are derived, from the relation between the stress and the creep strain rate or the ratio between the transient creep strain rate and the steady creep strain rate.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来、計算コストの削減のために、弾・塑性有限要素解析のみに因っていた機器の設計分野においても、弾・塑性・クリープ有限要素解析が実行される機会が増えてきている。 これは、クリープ変形が生じる部位の存在が予測される機器に対して、より高い安全性が要求されるようになった為である。
また、計算技術の発展により、弾・塑性・クリープ有限要素解析が従来に比べ短時間で実行できるようになったこともその一因と考えられる。
弾・塑性・クリープ有限要素解析を実行するためには、解析対象となる材料の弾・塑性・クリープ特性を調査し、その特性を反映させた材料定数を決定しなければならない。
これらの材料定数は、数種類のひずみ速度による引張試験と数種類の保持応力によるクリープ試験から決定する必要がある。
また、変形特性の温度依存性を考慮する際には、これらの試験は複数の温度下で実行しなければならず、弾・塑性・クリープ有限要素解析の実施までには、さらに多くの試験の実施が不可欠となる。
特に、クリープ試験は長時間におよぶことが多いため、このような試験を多数実施することは、材料定数を決定し弾・塑性・クリープ有限要素解析を実施するまでに膨大な時間を要することを意味する。
すなわち、計算技術の発展により弾・塑性・クリープ解析を如何に高速で実行できるようになっても、解析を実行するまでのクリープ試験時間を短縮できなければ、弾・塑性・クリープ解析を実行するためのハードルは依然高いままである。
以上のことから、材料の弾・塑性・クリープ特性を極少数の実験から速やかに評価し、この特性を反映した材料定数を的確に導出できる弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法の構築が望まれている。



なお、公知技術として、IC(集積回路)チップをプリント基板に実装したICパッケージなどの電子機器において、寿命サイクル数を簡単で正確に求めて、信頼性をより簡単で正確に評価できる電子機器の信頼性評価方法及びその信頼性評価装置が知られている(特許文献1を参照)。
この公知技術は、特定の電子機器に対する周期的温度条件下にさらす加速試験、すなわち温度サイクル試験を行って、全ての電気機器に普遍な寿命サイクル数と歪み振幅との関係式、すなわち寿命歪み関係式を求め、任意の電子機器の解析モデルに対して熱応力シミュレーションを行い、歪みの振幅を算出し、次に寿命歪み関係式に、任意の電子機器の解析モデルに対する歪み振幅を代入して、任意の電子機器の解析モデルの寿命サイクル数を求めるものである。



【特許文献1】
特開2000-46905号公報

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、弾・塑性・クリープ特性評価を、瞬間的負荷部とひずみ保持部から成る1種類の階段波負荷試験のみで実行可能とする弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
瞬間的負荷とひずみ保持を繰返す階段波負荷試験を実施し、瞬間的負荷部に対応する応力-ひずみ曲線から応力-弾塑性ひずみ曲線を取得する第一工程と、前記応力-弾塑性ひずみ曲線から弾・塑性特性に関する材料定数であるヤング率と塑性接線係数を導出する第二工程と、応力緩和曲線と前記第二工程で導出したヤング率から、応力と定常クリープひずみ速度の関係を取得する第三工程と、繰返し応力緩和曲線と前記第二工程で導出したヤング率から、応力とクリープひずみ速度の関係を取得し、その結果と前記第三工程の結果から、遷移クリープひずみ速度と定常クリープひずみ速度の比を取得する第四工程と、前記第三工程及び第四工程で得た情報から、定常クリープ則と遷移クリープ則の材料定数を導出する第五工程とを含むことを特徴とする弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法。

【請求項2】
 
前記第一工程では、階段波負荷の全ての瞬間的負荷から弾塑性変形部のみを抽出し、それらをつなぎ合わせることで、弾・塑性特性の評価に必要な応力-弾・塑性ひずみ曲線を取得することを特徴とする請求項1記載の弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法。

【請求項3】
 
前記第二工程では、弾・塑性特性を表す材料定数であるヤング率と塑性接線係数を、応力-弾塑性ひずみ曲線をRamberg-Osgood則で近似することにより取得することを特徴とする請求項1記載の弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法。

【請求項4】
 
前記第三工程では、ひずみεendを保持することで得られる応力緩和曲線を用いて、応力と定常クリープひずみ速度の関係を取得することを特徴とする請求項1記載の弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法。

【請求項5】
 
前記第四工程では繰返し応力緩和曲線を構成する複数の応力緩和曲線と前記第二工程で取得したヤング率から、各応力緩和曲線の応力とクリープひずみ速度の関係を取得し、この結果と前記第三工程で得られた結果から、それぞれクリープひずみ速度と定常クリープひずみ速度を算出し、前記クリープひずみ速度と前記定常クリープひずみ速度の差から、遷移クリープひずみ速度を算出し、算出した定常クリープひずみ速度と遷移クリープ速度を用いて、遷移クリープひずみ速度と定常クリープひずみ速度の比を算出することを特徴とする請求項1記載の弾・塑性・クリープ特性の迅速評価方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2007046689thum.jpg
State of application right Registered
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