(57)【要約】【課題】試験片の表面を観察できる多軸応力負荷試験装置を提供する。【解決手段】多軸応力負荷試験装置１００は、平板状をなす試験片１０の周縁部１３を、該試験片１０の周縁部１３の内側の内側部１４における表面１１が露出するように固定する固定治具３０と、試験片１０の内側部１４の裏面１２を表面１１側に向かって押圧する凸部２４を有する押圧治具２０と、を備える。これら固定治具３０と押圧治具２０とによって試験片１０の内側部１４を凸部２４の形状に応じて湾曲させることで、試験片１０に多軸応力場を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状をなす試験片の周縁部を、該試験片の前記周縁部の内側の内側部における表面が露出するように固定する固定部と、
前記試験片の内側部の裏面を表面側に向かって押圧する凸部を有する押圧部と、
を備えることを特徴とする多軸応力負荷試験装置。
【請求項２】
前記押圧部は、前記試験片の表面における周縁部に全周にわたって対向する当接部を有し、
前記凸部は、前記当接部に囲まれるように該当接部の内側に設けられて、前記試験片の前記内側部に向かって前記当接部よりも突出ており、
前記固定部は、前記試験片の表面の前記周縁部が全周にわたって前記当接部に当接するように、前記試験片を前記当接部に固定することを特徴とする請求項１に記載の多軸応力負荷試験装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記当接部から前記試験片の中心に向かうにしたがって突出するように湾曲する曲面状をなしていることを特徴とする請求項２に記載の多軸応力負荷試験装置。
【請求項４】
前記凸部は、前記試験片の裏面を押圧する針状をなしていることを特徴とする請求項１に記載の多軸応力負荷試験装置。
【請求項５】
前記試験片の内側部の一部に、他の部分よりも厚さの小さい薄肉部が形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の多軸応力負荷試験装置。
【請求項６】
前記薄肉部は、前記試験片の内側部における前記凸部の最も突出した部分に対応する部位を囲む環状をなしていることを特徴とする請求項５に記載の多軸応力負荷試験装置。
【請求項７】
平板状をなす試験片の周縁部を、該試験片の前記周縁部の内側の内側部における表面が露出するように固定する固定工程と、前記試験片の内側部の裏面を表面側に向かって押圧する押圧工程とを有する多軸応力負荷試験工程を備えることを特徴とする多軸応力負荷試験方法。
【請求項８】
請求項７に記載の多軸応力負荷試験方法を備え、
前記多軸応力負荷試験工程は、前記固定工程と前記押圧工程とにより生成される多軸応力場での前記試験片の応力腐食割れ試験データを取得する第一試験データ取得工程とさらに有し、
単軸応力場での前記試験片の応力腐食割れ試験データを取得する第二試験データ取得工程と、
前記第一試験データ取得工程と前記第二試験データ取得工程との各前記応力腐食割れ試験データの比較を行い、これらの相関関係を算出する相関関係取得工程と、
をさらに備えることを特徴とする応力腐食割れの予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属材料に発生する応力腐食割れの試験に適用される多軸応力負荷試験装置、多軸応力負荷試験方法、及び、これを用いた応力腐食割れの予測方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば発電設備用の機器などに用いられる金属部材には、金属部材が晒される周辺環境、金属部材の材料、金属部材に加わる応力の三つの条件が重なることで、応力腐食割れ（ＳＣＣ：Ｓｔｒｅｓｓ  Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ  Ｃｒａｃｋｉｎｇ）が発生することが知られている。
【０００３】
ここで、多軸応力場では、単軸応力場と比べて金属部材の結晶粒界に沿ってき裂が進展する粒界進展型の応力腐食割れが生じ易い可能性があることが報告されている。これを踏まえて、多軸応力場での試験を行って応力腐食割れを予測する重要性が増してくるが、試験が容易でない等の理由から多軸応力場での試験は多く行われていないのが現状である。
【０００４】
ところで、このような多軸応力場での試験の一例として例えば特許文献１には、試験片の両面を第一試験治具と第二試験治具とで全面にわたって挟み込み、ボルトによって試験片を締め込む試験装置が開示されている。この装置では、ボルトによってＺＸ面及びＺＹ面から応力を与えることで、多軸応力負荷試験を行うことが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１３３８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された試験装置では、第一試験治具と第二試験治具とで試験片の両面全面を挟み込むため、これら第一試験治具及び第二試験治具によって多軸の負荷が与えられている試験片の表面を観察することができない。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、試験片の表面を観察できる多軸応力負荷試験装置、多軸応力負荷試験方法及び応力腐食割れの予測方法を提供することを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明に係る多軸応力負荷試験装置は、平板状をなす試験片の周縁部を、該試験片の前記周縁部の内側の内側部における表面が露出するように固定する固定部と、前記試験片の内側部の裏面を表面側に向かって押圧する凸部を有する押圧部と、を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような特徴の多軸応力負荷試験装置によれば、固定部によって試験片の周縁部を固定し、該試験片の内側部を裏面側から凸部によって押圧することで、試験片の表面を露出させながら該試験片を表面側に向かって湾曲させることができる。これによって、容易に試験片に多軸応力場を生成することができる。
【００１０】
また、本発明に係る多軸応力負荷試験装置において、前記押圧部は、前記試験片の表面における周縁部に全周にわたって対向する当接部を有し、前記凸部は、前記当接部に囲まれるように該当接部の内側に設けられて、前記試験片の前記内側部に向かって前記当接部よりも突出ており、前記固定部は、前記試験片の表面の前記周縁部が全周にわたって前記当接部に当接するように、前記試験片を前記当接部に固定することが好ましい。
【００１１】
これによって、凸部の形状に応じて試験片に対して常に一定の負荷条件を与えることができる。即ち、試験片を固定部と押圧部とによって挟み込むようにするのみで多軸応力場を生成することができるため、凸部の形状が同一である限り、作業者の熟練度等によらず常に一定の多軸応力場を生成することができる。さらに、凸部の高さや形状を変えることによって様々な条件の多軸応力場を生成することができる。
【００１２】
さらに、本発明に係る多軸応力負荷試験装置においては、前記凸部が、前記当接部から前記試験片の中心に向かうにしたがって突出するように湾曲する曲面状をなしていることが好ましい。
【００１３】
これによって、試験片の内側部全域を曲面状に湾曲させることができるため、該内側部全域に多軸応力場を生成することができる。
【００１４】
また、本発明に係る多軸応力負荷試験装置においては、前記凸部が、前記試験片の裏面を押圧する針状をなしていてもよい。
【００１５】
これによって、試験片を容易に表面側に向かって変形させることができ、該試験片に多軸応力場を容易に生成することができる。
【００１６】
さらに本発明に係る多軸応力負荷試験装置においては、前記試験片の内側部の一部に、他の部分よりも厚さの小さい薄肉部が形成されていることが好ましい。
【００１７】
これによって、多軸応力場において試験片の薄肉部の厚さや形状に応じた種々の試験条件を実現できる。
【００１８】
また、本発明に係る多軸応力負荷試験装置においては、前記薄肉部が、前記試験片の内側部における前記凸部の最も突出した部分に対応する部位を囲む環状をなしていることが好ましい。
【００１９】
これによって、試験片における最も荷重がかかる周囲全域に、より容易に多軸応力場を生成することができる。
【００２０】
一方、本発明に係る多軸応力負荷試験方法は、平板状をなす試験片の周縁部を、該試験片の前記周縁部の内側の内側部における表面が露出するように固定する固定工程と、前記試験片の内側部の裏面を表面側に向かって押圧する押圧工程とを有する多軸応力負荷試験工程を備えることを特徴とする。
【００２１】
このような特徴の多軸応力負荷試験方法によれば、試験片の周縁部を固定し、該試験片の内側部を裏面側から凸部によって押圧することで、試験片の表面を露出させながら該試験片を表面側に向かって湾曲させることができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る応力腐食割れの予測方法は、上記の多軸応力負荷試験方法を備え、前記多軸応力負荷試験工程は、前記固定工程と前記押圧工程とにより生成される多軸応力場での前記試験片の応力腐食割れ試験データを取得する第一試験データ取得工程とさらに有し、単軸応力場での前記試験片の応力腐食割れ試験データを取得する第二試験データ取得工程と、前記第一試験データ取得工程と前記第二試験データ取得工程との各前記応力腐食割れ試験データの比較を行い、これらの相関関係を算出する相関関係取得工程と、をさらに備えることを特徴とする。
【００２３】
このような応力腐食割れの予測方法によれば、多軸応力場での試験を多く行うことなく、第二試験データ取得工程で取得した単軸応力場での応力腐食割れ試験データと、相関関係取得工程で取得した相関関係とから、さまざまな条件の多軸応力でのデータを得ることが可能となる。単軸応力場での試験はこれまで多く行われており試験データは豊富にあるため、これらの豊富な試験データを有効利用して信頼性の高いデータを得ることができ、応力腐食割れの予測が可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の多軸応力負荷試験装置、多軸応力負荷試験方法及び応力腐食割れの予測方法によれば、試験片の表面を露出させながら試験片に多軸応力場を生成することができるため、多軸応力負荷試験を試験片の表面を観察しながら行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第一実施形態に係る多軸応力負荷試験装置の分解縦断面図である。
【図２】第一実施形態に係る多軸応力負荷試験装置の縦断面図である。
【図３】第一実施形態に係る多軸応力負荷試験装置の平面図である。
【図４】第一実施形態の変形例に係る試験片の斜視図である。
【図５】試験片における溝部（薄肉部）の縦断面図である。
【図６】第一実施形態に係る多軸応力負荷試験装置の斜視図である。
【図７】第一実施形態に係る多軸応力負荷試験装置の斜視図である。
【図８】第三実施形態に係る応力腐食割れの予測方法のフローチャートである。
【図９】単軸応力場及び多軸応力場における応力と応力腐食割れ発生時間との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の第一実施形態に係る多軸応力負荷試験装置１００について説明する。
図１に示すように、多軸負荷試験装置は、試験片１０に二軸以上の荷重を同時に付与した状態で高温環境下や水中等に設置して、応力腐食割れの試験を行う装置であって、押圧治具２０（押圧部）と固定治具３０（固定部）とを備えている。
【００２７】
試験片１０は、図１〜図３に示すように、金属から形成された平板状をなしており、本実施形態では、平面視にて軸線Ｏを中心とした円形をなす円板状をなしている。この試験片１０の表面１１と裏面１２とは互いに平行をなしており、試験片１０の周縁部１３には、軸線Ｏの周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では８つ）のボルト挿通孔１６が形成されている。このボルト挿通孔１６は、試験片１０の表面１１と裏面１２とにわたって貫通している。
【００２８】
押圧治具２０は、試験片１０の裏面１２側に配置される治具であって、基台２１と凸部２４とを有している。この押圧治具２０は例えばステンレスやニッケル合金等の金属から形成されている。
基台２１は、軸線Ｏを中心とした円板状をなしている。凸部２４は、基台２１と一体をなしており、基台２１における試験片１０の裏面１２側を向く表面から該試験片１０の裏面１２に向かって突出するように形成されている。この凸部２４は、基台２１の表面における該基台２１の外周から一定距離離間した位置から、軸線Ｏの径方向内側に向かうに従って漸次隆起するように形成されている。本実施形態の凸部２４は、基台２１の表面から突出する球面状をなしており、即ち、凸部２４の表面は球面２５とされている。そして、該球面２５の頂部を軸線Ｏが通過するように構成されている。
【００２９】
基台２１の表面における凸部２４が形成されている領域よりも該基台２１における外周側の領域、即ち、基台２１における表面及び外周面によって形成される稜線と凸部２４の外縁とによって囲まれる領域は、軸線Ｏを中心とした環状をなして試験片１０の周縁部１３が当接可能な当接面２３（当接部）とされている。この当接面２３は軸線Ｏに直交する平坦状をなしている。また、基台２１の当接面２３には、該当接面２３から軸線Ｏに平行に凹むようにしてボルト固定孔２２が形成されている。このボルト固定孔２２は、基台２１の当接面２３に軸線Ｏの周方向に間隔をあけて複数（本実施形態では８つ）が形成されている。なお、ボルト固定孔２２の内周面３２には雌ネジが形成されている。
以上のように、押圧部１２０の表面は、球面状に突出する凸部２４と該凸部２４の外周側に形成された平坦状をなす当接面２３とから構成されている。
【００３０】
なお、試験片１０の周縁部１３は、該試験片１０の外周側の領域のうち押圧治具２０の当接面２３に対応する領域とされている。また、試験片１０の周縁部１３の内側の領域、即ち、押圧治具２０の凸部２４における球面２５に対応する領域は、内側部１４とされている。
【００３１】
固定治具３０は、試験片１０の表面１１側に配置され、試験片１０を押圧治具２０に対して固定するための治具である。この固定治具３０は、固定リング３１とボルト３４とを有している。
固定リング３１は、軸線Ｏを中心としたリング状をなす部材である。この固定リング３１は、試験片１０の内側部１４に対応する領域が軸線Ｏ方向にくり抜かれたリング状をなしており、即ち、該試験片１０の内周面３２の内径は試験片１０の内側の内径、及び、押圧治具２０の凸部２４の外縁の直径と同一に設定されている。また、固定リング３１の外径は、試験片１０及び押圧治具２０と同一に設定されている。
【００３２】
固定リング３１における試験片１０の表面１１側を向く裏面は環状をなしており、軸線Ｏの周方向全域にわたって試験片１０の周縁部１３に当接可能とされている。即ち、該固定リング３１の裏面は、試験片１０の周縁部１３と同一の面積をなしており、その全面が試験片１０の周縁部１３に当接する。
また、固定リング３１には、周方向に間隔をあけて該固定リング３１を軸線Ｏ方向に貫通するボルト貫通孔３３が複数（本実施形態では８つ）形成されている。このボルト貫通孔３３は、試験片１０のボルト挿通孔１６、押圧治具２０のボルト固定孔２２と対応する位置に形成されている。
【００３３】
ボルト３４は、試験片１０を固定リング３１と押圧治具２０とで挟み込んだ状態でこれらを固定するための部材である。このボルト３４は、頭部３５と軸部３６とを有している。軸部３６は軸状をなしており、該軸部３６の先端外周面には雄ネジが形成されている。この軸部３６は、固定リング３１のボルト貫通孔３３と試験片１０のボルト挿通孔１６に通された状態で、該軸部３６の先端が押圧治具２０のボルト固定孔２２に螺合する。また、頭部３５は、ボルト固定孔２２に螺合した軸部３６におけるボルト固定孔２２とは反対側の端部に一体に設けられており、該軸部３６よりも一回り拡径した形状をなしている。この頭部３５は、軸部３６がボルト固定孔２２に螺合した状態で、固定リング３１における試験片１０とは反対側を向く表面に当接する。
【００３４】
次に、上記構成の多軸応力負荷試験装置１００の使用方法について説明する。この多軸応力負荷試験装置１００により試験片１０に多軸応力場を生成する際には、図１に示すように、押圧治具２０、試験片１０、固定治具３０の順に配置する。
即ち、押圧治具２０における当接面２３と試験片１０の裏面１２における周縁部１３が互いに軸線Ｏ方向に対向するように、かつ、押圧治具２０における凸部２４の球面２５と試験片１０の裏面１２における内側部１４が互いに軸線Ｏ方向に対向するように配置する。さらに、試験片１０の表面１１における周縁部１３に固定リング３１の裏面が対向するように配置する。
【００３５】
そして、この状態で固定リング３１側から、各固定リング３１のボルト貫通孔３３、試験片１０のボルト挿通孔１６に各ボルト３４の軸部３６を通し、該軸部３６の先端を押圧治具２０のボルト固定孔２２に螺合させる。これによって、押圧治具２０に対して試験片１０、固定リング３１を仮止めする。そして、この状態から、各ボルト３４をねじ込んでいくと、固定リング３１の表面がボルト３４の頭部３５によって押圧されることにより、試験片１０の周縁部１３が押圧治具２０の当接面２３に近接していく。なお、この際に複数のボルト３４を均等にねじ込んでいくことにより、試験片１０の周縁部１３全周が当接面２３に近接する。
【００３６】
これと同時に、当初凸部２４の球面２５の頂部のみに当接していた試験片１０の裏面１２の内側部１４が、該凸部２４の球面２５の曲率にしたがって湾曲していく。即ち、試験片１０の周縁部１３が押圧治具２０の当接面２３に近接していくことに伴って、試験片１０の裏面１２の内側部１４は、凸部２４の球面２５との接触面積を徐々に拡大するようにして該凸部２４の形状にしたがって湾曲していく。そして、ボルト３４のねじ込みにより試験片１０の周縁部１３が押圧治具２０の当接面２３全域にわたって当接した段階、即ち、試験片１０の周縁部１３が押圧治具２０の当接面２３と固定リング３１の裏面とによって完全に挟み込まれた段階で、試験片１０の内側部１４全域が凸部２４の球面２５と接触する。これによって、最終的に、試験片１０の内側部１４はその全域において凸部２４の球面２５の曲率に応じて湾曲した状態となる。
【００３７】
このように試験片１０が湾曲すると、該試験片１０の内側部１４には、図３の矢印に示すように多軸応力場が生成される。即ち、試験片１０が三次元的に湾曲されるように該試験片１０に荷重が付与される結果、試験片１０には周方向及び径方向に向かっての多軸での応力が発生する。なお、このように試験片１０に多軸応力場が生成された状態においても、固定治具３０の固定リング３１は試験片１０の表面１１における内側部１４を全面にわたって軸線Ｏ方向に露出させている。
【００３８】
以上のように、本実施形態によれば、平板状をなす試験片１０の周縁部１３を固定治具３０によって内側部１４における表面１１が露出するように押圧治具２０に固定した際に、該試験片１０の内側部１４の裏面１２が押圧治具２０の凸部２４によって表面１１側に押圧されることで、試験片１０に容易に多軸応力場を生成することができる。
また、凸部２４の高さや形状を変えることによって様々な条件の多軸応力場を生成することができる。
さらに、試験片１０を固定治具３０と押圧治具２０とによって完全に挟み込むようにするのみで多軸応力場を生成することができるため、凸部２４の形状が同一である限り、作業者の熟練度等によらず常に一定の多軸応力場を生成することができる。
また、凸部２４が曲面状をなしており、特に本実施形態では球面２５であるため、試験片１０の内側部１４全域を湾曲させることができ、多軸応力場を広範囲にわたって生成することができる。
【００３９】
また、特に本実施形態では、固定治具３０と押圧治具２０とによって試験片１０を湾曲させた状態でも、該試験片１０の表面１１は固定リング３１の内側領域を介して外部に露出しているため、多軸応力場が生成された試験片１０を外部から容易に観察することができる。したがって、試験片１０に多軸応力場を生成し、その後に応力腐食割れが発生するまでの経過を持続的かつ確実に観察することができる。
さらに、例えば試験片１０として冷間加工材を用いれば、変形が小さく破断し難い試験の実施が可能となる。
また、試験片１０の破断やき裂長さ、深さ等を分析することで、応力腐食割れの発生時間を容易に把握することができる。
【００４０】
なお、試験片１０の厚さを変化させることによっても、複雑な種々の多軸応力場を模擬することができる。このような多軸応力の程度は、事前のひずみゲージの計測、残留応力測定、解析により取得する。
【００４１】
ここで、例えば第一実施形態の変形例として、例えば図４に示すように、試験片１０の表面１１に溝部１５（薄肉部）が形成されていてもよい。
即ち、この変形例では、試験片１０の表面１１に軸線Ｏを中心とした円形状をなす溝部１５が形成されている。このように溝部１５を形成することで、試験片１０における該溝部１５が形成された領域は他の領域に比べて厚さが小さくなる。これによって、溝部１５が応力集中場となるため、上記押圧治具２０と固定治具３０とによって試験片１０を固定することで、該試験片１０の溝部１５に応力が大きく集中した状態を生成することができる。したがって、より柔軟に様々な条件の多軸応力場を形成することができる。
【００４２】
さらに、円形状の溝部１５の形状（深さ、軸線Ｏからの距離、切欠き形状、底部の曲率）を変化させれば、切欠き効果により種々の多軸応力場を容易に実現できる。また、このような切欠き効果により、局所的に単軸の試験よりも高応力を付加することができる。
【００４３】
なお、溝部１５における該溝部１５の延在方向に直交する断面形状としては、例えば図５（ａ）に示すようにＶ字状をなしていてもよいし、図５（ｂ）に示すように矩形状をなしていてもよい。また、溝部１５の当該断面形状をこれら以外の他の形状としてもよい。このように溝部１５の形状を種々変更することによって、様々な条件の多軸応力場を生成することができる。
また、溝部１５は試験片１０の表面１１に形成されるのみならず試験片１０の裏面１２に形成されていてもよく、溝部１５の形状は円形状（真円状）に限られず、楕円形状、多角形状、ライン状等、いずれの形状であってもよい。
このような溝部１５の負荷力と溝部１５の最大応力は、解析及びＸ線残留応力測定等により予め取得しておくことがえきる。
【００４４】
さらに、試験片１０の表面１１又は裏面１２から凹む凹部（薄肉部）を溝部１５に代えて、または溝部１５とともに形成してもよい。このような凹部は、ランダムに複数配置してもよいし、軸線Ｏを中心として周方向に間隔をあけて複数配置してもよい。
また、試験片１０に、溝部１５、凹部に限られず、厚さの小さい領域である薄肉部を形成してもよい。これによって薄肉部には該薄肉部以外の他の部分に比べて応力が大きく集中するため、上記同様、種々の条件の多軸応力場を形成することができる。
さらに、試験片１０の厚さを場所によって変更することによっても、種々の条件の多軸応力場を形成することができる。
【００４５】
次に本発明の第二実施形態について図６及び図７を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
この第二実施形態の試験片１０は第一実施形態の変形例と同様、即ち、表面１１に溝部１５が形成された試験片１０を採用している。また、第二実施形態の多軸応力負荷試験装置２００は、固定部１１０と押圧部１２０とを備えている。
【００４６】
固定部１１０は、図６に示すように、試験片１０の周縁部１３を固定する。図６では、固定部１１０として、例えば試験片１０の周縁部１３を全周にわたって表面１１及び裏面１２から挟み込むように支持する構成を採用している。
なお、固定部１１０としては、試験片１０の周縁部１３を不動に固定できれば、他の構成を採用してもよい。
【００４７】
押圧部１２０は、一方向に延びる棒状をなす部材であって、該棒状部材の先端には、該先端に向かうに従って漸次縮径するテーパ状をなして先端が尖った針状部１２１（凸部）とされている。
【００４８】
次に、以上の構成の第二実施形態の多軸応力負荷試験装置２００の使用方法について説明する。
まず、固定部１１０によって試験片１０の周縁部１３を固定する。これによって試験片１０の周縁部１３に外力が作用しても移動不能となる。この状態で、試験片１０の中心を通過する軸線Ｏに沿って、押圧部１２０を試験面の裏面１２に近接させるように移動させる。これにより、押圧部１２０の先端の針状部１２１が試験片１０の裏面１２の内側部１４における中央に当接する。そして、この状態で押圧部１２０の針状部１２１によって試験片１０の裏面１２を表面１１側に向かって押圧すると、図７に示すように、試験片１０の内側部１４が押圧力に抗して表面１１側に湾曲する。なお。この際、試験片１０の周縁部１３は固定されているため、該試験片１０の内側部１４のみが表面１１側に湾曲する。
【００４９】
試験片１０が湾曲すると、該試験片１０の内側部１４には多軸応力場が生成される。即ち、第一実施形態と同様に、試験片１０が三次元的に湾曲されるように該試験片１０に荷重が付与される結果、試験片１０には周方向及び径方向に向かっての多軸での応力が発生する。
なお、本実施形態では、押圧部１２０を周期的に試験片１０に接触させることで、周期的な負荷を付与することができるという利点がある。
【００５０】
以上のように、本実施形態でも第一実施形態同様、試験片１０の裏面１２が表面１１側に押圧されて該試験片１０が凸状に変形する結果、試験片１０に容易に多軸応力場を生成することができる。また、試験片１０の表面１１側には、周縁部１３に固定部１１０が存在するのみなので、多軸応力場が生成された試験片１０の表面１１を容易に観察することができる。
【００５１】
また、第一実施形態の変形例同様、試験片１０に溝部１５が形成されていることで、該溝部１５の形状に応じて種々の多軸応力場を生成することができる。さらに、試験片１０が押圧される該試験片１０の中心を囲むように環状の溝部１５が形成されていることで、試験片１０に押圧部１２０からの押圧力が作用した際に該試験片１０を容易に湾曲させることができる。
【００５２】
次に本発明の第三実施形態に係る応力腐食割れの予測方法について図８及び図９を参照して説明する。本実施形態の応力腐食割れの予測方法は、多軸応力負荷試験工程Ｓ１と、単軸応力負荷試験工程Ｓ２と、相関関係取得工程Ｓ３とを備えている。
【００５３】
多軸応力負荷試験工程Ｓ１は、固定工程Ｓ１１、押圧工程Ｓ１２、及び第一試験データ取得工程Ｓ１３を有している。
固定工程Ｓ１１は、平板状をなす試験片１０の周縁部１３を、該試験片１０の周縁部１３の内側の内側部１４における表面１１が露出するように固定する。押圧工程Ｓ１２は、試験片１０の内側部１４の裏面１２を表面１１側に向かって押圧する。即ち、これら固定工程Ｓ１１及び押圧工程Ｓ１２は、第一実施形態及び第二実施形態の多軸応力負荷試験装置１００，２００を用いて行われる。これら固定工程Ｓ１１及び押圧工程Ｓ１２によって、試験片１０に多軸応力場を生成する。
【００５４】
次いで、多軸応力負荷試験工程Ｓ１では、第一試験データ取得工程Ｓ１３が行われる。第一試験データ取得工程Ｓ１３では、上記のように試験片１０に多軸応力場が生成された状態で、該試験片１０の応力σと応力腐食割れの発生時間ｔとの試験データを取得し、近似曲線を作成する。このような試験データは、例えば試験片１０の応力をひずみゲージによって時間とともに計測することで取得することができる。
【００５５】
このような多軸応力負荷試験工程Ｓ１と並列して単軸応力負荷試験工程Ｓ２が行われる。本実施形態の単軸応力負荷試験工程Ｓ２は、単軸応力場での応力腐食割れの発生時間との関係について、既に得られた試験片１０の応力σと応力腐食割れの発生時間ｔとの試験データを準備する（第二試験データ取得工程Ｓ２１）。このような単軸応力場での試験は過去に多く行われており、試験データも豊富に存在している。
【００５６】
以上の多軸応力負荷試験工程Ｓ１及び単軸応力負荷試験工程Ｓ２の後に相関関係取得工程Ｓ３が行われる。この相関関係取得工程Ｓ３では、第一試験データ取得工程Ｓ１３での試験データと、第二データデータ取得工程Ｓ２１での試験データとを比較する。そして。図９に示すように、単軸応力場の試験データと多軸応力場の試験データとの間の相関関係βを算出する。
【００５７】
このようにすることで、条件を変えて多軸応力場での膨大な量の試験を行うことなく、既に蓄積されている単軸応力場での試験データに相関関係βを適用して、多くの多軸応力場の条件下での応力腐食割れを予測することが可能となる。これにより信頼性の高いデータを得ることができ、応力腐食割れの予測が可能となる。
【００５８】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されることなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１０  試験片
１１  表面
１２  裏面
１３  周縁部
１４  内側部
１５  溝部（薄肉部）
１６  ボルト挿通孔
２０  押圧治具（押圧部）
２１  基台
２２  ボルト固定孔
２３  当接面（当接部）
２４  凸部
２５  球面
３０  固定治具（固定部）
３１  固定リング
３２  内周面
３３  ボルト貫通孔
３４  ボルト
３５  頭部
３６  軸部
１００       多軸応力負荷試験装置
１１０       固定部
１２０       押圧部
１２１       針状部（凸部）
２００       多軸応力負荷試験装置
Ｓ１  多軸応力負荷試験工程
Ｓ１１       固定工程
Ｓ１２       押圧工程
Ｓ１３       第一試験データ取得工程
Ｓ２  単軸応力負荷試験工程
Ｓ２１       第二試験データ取得工程
Ｓ３  相関関係取得工程
Ｏ    軸線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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