※一部、英文及び仏文を自動翻訳した日本語訳を使用しています。
3 用語と定義
このドキュメントの目的のために、ISO 12135 および以下に記載されている用語と定義が適用されます。
3.1
標準破壊靭性試験片のCTOD
標準破壊靭性試験片の亀裂先端開口変位
δ
0.45 ≤ a0/ W ≤ 0.55 の標準的な破壊靭性試験片 (3 点曲げまたはコンパクトな試験片) の破壊駆動力としての CTOここでa0とWはそれぞれ初期の亀裂の長さと試験片の幅です。
3.2
CTOD破壊靭性
亀裂先端開口変位破壊靭性
δcrcr
標準破壊靭性試験片の脆性破壊開始時の臨界 CTOD [ISO 12135 で定義されているδc (B)], 0.45 ≤ a0/ W ≤ 0.55
3.3
構造部品のCTOD
構造部材の亀裂先端開口変位
δWP_
幅広板とみなした構造部材に存在する板厚貫通き裂や表面き裂の破壊駆動力としてのCTOD
注記1：表面亀裂のCTODは最大亀裂深さで定義される。
3.4
構造コンポーネントの重要な CTOD
構造部品の臨界亀裂先端開口変位
δWP,cr
構造部品の脆性破壊開始時の重要な CTOD
3.5
等価 CTOD 比
等価き裂先端開口変位比
β
δ/ δWPで定義される CTOD 比。ここで、 δとδWPはそれぞれ、ワイブル応力σWと同じレベルでの標準破壊靭性試験片と構造コンポーネントの CTOD です。
注記 1:図 1 を参照。
注記 2:参考文献 [1] を参照。
3.6
ワイブル応力
σW
脆性破壊に対する破壊過程領域におけるマイクロクラックの統計的不安定性を考慮して定義された破壊推進力。
注記 1:参考文献 [2] を参照。
3.7
臨界ワイブル応力
σW,cr
不安定破壊開始時のワイブル応力
3.8
ワイブル形状パラメータ
m
ワイブル応力の定義に使用される材料パラメータ。臨界ワイブル応力の統計的分布を表す 2 つのパラメータのうちの 1 つσW, cr
3.9
引張降伏比
RY
降伏強さσY (下側降伏点Relまたは 0.2% 耐力Rp0,2 ) と引張強さRm比
参考文献
| [1] | Minami F, Katou T, Nakamura T, Arimochi K. 鋼構造用材料の破壊靭性要件の等価 CTOD 概念. pro 18回目conf on Offshore Mechanics and Arctic Engineering 、セントジョンズ、ニューファンドランド、1999年、OMAE99/MAT-2130 |
| [2] | Beremin FM, 原子力圧力容器鋼のへき開破壊の局所基準。金属。 Trans. 1983, 14A pp. 2277-2287 |
| [3] | ASTM E1921-15, 遷移範囲のフェライト鋼の基準温度 T 0を決定するための標準試験方法 |
| [4] | Minami F, Ohata M, Shimanuki H, Handa T, Igi S, Kurihara M, kawabata TYamashita YTagawa THagihara Y. 鋼成分の破壊評価のための CTOD 破壊靭性の拘束損失補正法.密接に。分数。 Mech. 2006, 73 pp. 1996-2020 |
| [5] | 構造部材の破壊性能評価のための靭性 CTOD の制約補正 南 F, 有持 K. In: Predictive Material Modeling: Combining Fundamental Physics Understanding, Computational Method and Empirically Observed Behavior , 2004, ASTM/STP 1429, pp. 48-66 |
| [6] | BS 7910金属構造の欠陥の許容性を評価する方法のガイド |
| [7] | JWE, WES 2805-2011, 脆性破壊および疲労亀裂成長に関する溶融溶接継手の欠陥評価方法 |
| [8] | Anderson TL, Fracture Mechanics: Fundamentals and Application CRC プレス、第 3 版、2005 年、79 ページ。 |
| [9] | Minami F, Brückner-Foit A, Munz D, Trolldenier B ローカル アプローチで使用されるワイブル パラメーターの推定手順。インターナショナルＪ．Ｆｒａｃｔ． 1992, 54 pp. 197–210 |
| [10] | Ruggieri C, Minami F, Toyoda M, Hagihara Y, Inoue T CTOD 結果のノッチ深さ依存性へのローカル アプローチ。日本造船学会誌． 1992, 171 pp. 493–499 |
| [11] | Ohata M, Minami F, Toyoda M 切欠き材料の劈開破壊に対する強度ミスマッチ効果への局所的アプローチ。 Journal de Physique IV, Colloque C6, 補足 au Journal de Physique III 、6, 1996, pp. C6 /269-C6/278 |
| [12] | Wiesner CS, Goldthorpe MR, 劈開破壊への「ローカルアプローチ」のパラメータに対する温度と標本形状の影響。 Journal de Physique IV, Colloque C6, 補足 au Journal de Physique III 、6, 1996, pp. C6 /295-C6/304 |
| [13] | Ruggieri C, Dodds RH, 拘束損失および延性引き裂きに対する 3-D 効果を含む脆性破壊の確率論的モデリング。 Journal de Physique IV, Colloque C6, 補足 au Journal de Physique III 、6, 1996, pp. C6 /353-C6/362 |
| [14] | Ruggieri C, Dodds RH 制約および延性引き裂き効果を含む脆性破壊の伝達可能性モデル: 確率論的アプローチ。インターナショナルＪ．Ｆｒａｃｔ． 1996, 79 pp. 309-340 |
| [15] | Hojo K, Muroya I, Brückner-Foit ローカル アプローチ法を使用したノッチ付き丸棒試験片からの破壊靭性遷移曲線の推定。原子力密接に。の。 1997, 174 pp. 247–258 |
| [16] | Koppenhoefer KC, Dodds RH, プレクラック CVN 標本の劈開破壊に対する負荷率の影響: 3-D 研究。密接に。分数。 Mech. 1997, 58 pp. 249-270 |
| [17] | 中込 隆、南 俊、新井 俊、上田 成、白崎 浩 破壊力学に基づく鋼の脆性破壊に関する研究．建設用鋼のジャーナル。 1998, 6 pp. 47-54 [日本語] |
| [18] | 南 F, 落合 T, 橋田 T, 有持 K, 今田 N 動的破壊靭性評価への局所的アプローチ。 In: Fatigue and Fracture Mechanics , 2000, ASTM/STP 1389, 31 , pp. 271-304 |
| [19] | 山下 Y, 坂野 K, 小野塚 M, 南 F ローカル アプローチを使用した破壊不安定性に対する残留応力効果の予測。 In: Fatigue and Fracture Mechanics , 2001, ASTM/STP 1406, 32 , pp. 247-260 |
| [20] | Horn AJ, Sherry AH, ワイブル応力ベースの靭性スケーリング モデルを使用した、鋭くない欠陥からの劈開破壊の予測。インターナショナルJプレス。容器の配管。 2010, 87 pp. 670–680 |
| [21] | Yamashita Y, Minami F 溶接残留応力下での CTOD 破壊靭性の評価のための拘束損失補正。 1. エンジニア分数。 Mech. 2010, 77 pp. 2213–2232 |
| [22] | 伊木 S, 大畠雅史、南 F 構造コンポーネントの破壊評価への等価 CTOD 比の適用。 Journal of Pressure Vessel Technology , 132 , 2010, 論文ID 041402 |
| [23] | 島貫 浩、大畠正樹、南 F ワイブル応力基準に基づく二軸荷重を受けるひび割れ構造部品の破壊評価への等価 CTOD 比βの適用。 pro溶接力学と設計に関する全国シンポジウム, 1 , 2006, pp. 139-146 (日本語) |
| [24] | Takashima Y, Tanikawa Y, Ohata M, Minami F ワイブル応力アプローチによる低破壊靭性範囲でのシャルピー衝撃靭性の評価。 pro溶接力学と設計に関する全国シンポジウム, 2 , 2006, pp. 435-442 (日本語) |
| [25] | 岩下 隆、東 健 塑性拘束が脆性破壊に及ぼす影響の定量的評価。日本建築学会論文集 ( 日本建築学会論文集), 637 , 2009, pp. 575-582 |
| [26] | Kobayashi R, Iwashita T, Azuma K 機械加工ノッチ深さが異なる片刃ノッチ付き曲げ試験片の脆性破壊: ワイブル応力解析.日本建築学会九州支部建築研究会(構造), 51 , 2012, pp. 673-676 |
| [27] | 半田T, 三村H, 大畠雅史、南F 構造用鋼のワイブルパラメータと破壊靭性との関係。 pro 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference 、イリノイ州シカゴ、2008 年、PVP2008-61680 |
| [28] | R6 -欠陥を含む構造の完全性の評価、英国のエネルギー生成レポート R/H/R6, 改訂 4, 第 III 章、セクション III.9, 2001 |
| [29] | Khalili A, Kromp K ワイブル推定の統計的性質。 J メーター。理科1991, 26 (24) pp. 6741-6752 |
| [30] | Ohata M, Minami F 制約損失に対する CTOD 補正の工学的評価のための同等の CTOD 比 β。 Journal of Pressure Vessel Technology , 134 , 2012, 論文ID 054103 |
| [31] | Gao X, Ruggieri C, 破壊靭性データを使用したワイブル応力パラメーターの Dodds RH キャリブレーション。インターナショナルＪ．Ｆｒａｃｔ． 1998, 92 pp. 175–200 |
| [32] | ISO 6892‑1, 金属材料 – 引張試験 – 1：室温での試験方法 |
| [33] | ISO 6892‑3, 金属材料 – 引張試験 – 3：低温試験方法 |
| [34] | Minami F, Brückner-Foit A, Trolldenier B ローカル アプローチに基づいてワイブル パラメーターを決定するための数値手順。 pro 8th European Conference on Fracture, ECF8 - Fracture Behavior and Design of Materials and Structures 、 1 、トリノ、1990, pp. 76-81 |
| [35] | Ohata M, Takashima Y, Minami F 張力ワイド プレートの制約に基づく破壊評価のための等価 CTOD 比。 pro溶接力学と設計に関する全国シンポジウム, 2014, pp. 89-96 (日本語) |
| [36] | API/ASME, API 579-1/ASME FFS-サービスの適合性、2007 |
| [37] | Slatcher S 特徴的な破壊靭性値の推定。ベリタス リサーチ テクニカル レポート、1986 年 |
| [38] | Tada H, Paris PC, Irwin GR The Stress Analysis of Cracks Handbook.デル リサーチ コーポレーション、ヘラータウン: 1973 |
| [39] | JIS G 3106:2008, 溶接構造用圧延鋼材 |
| [40] | BS 4360: 1990, 溶接可能な構造用鋼の仕様 |
| [41] | Towers OL, Williams S, Harrison JD, ECSC Collaborative Elastic-Plastic Fracture Toughness Testing and Assessment Method TWI契約番号7210-KE/805 最終報告書、1985 年 |
| [42] | Challenger NV, Phaal R, Garwood SJ, PD 6493:1991 骨折評価手順の評価。 TWIレポートNo. 512 1995年1月3日 |
| [43] | Minami F, Ohata M, Takashima Y 拘束損失に対する CTOD Toughness Correction に関する ISO 27306 の改訂版が、 Materialsに掲載される予定です。理科フォーラム。 2016年 |
| [44] | 南 F, 大畑 M 周期的および動的荷重を受ける梁と柱の接合部の破壊力学評価。溶接。世界。 2007, 51 (5/6) pp. 22–33 |
| [45] | Igi S, Kubo T, Kurihara M, Minami F ワイブル応力を使用した幾何学的不連続性を伴う溶接継手の破壊評価。 pro PVP 2006 - IC PVT-11, バンクーバー、IC PVT-AORC-J-007 |
| [46] | 南 F, 大畑 M 鉄鋼部品の脆性破壊の拘束評価、ISO 27306 対 FITNET FF密接に。分数。 Mech. 2012, 84 pp. 67–82 |
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 12135 and the following apply.
3.1
CTOD of standard fracture toughness specimen
crack-tip opening displacement of standard fracture toughness specimen
δ
CTOD, as the fracture driving force, for the standard fracture toughness specimen (three-point bend or compact specimen) with 0,45 ≤ a0/W ≤ 0,55, where a0 and W are the initial crack length and specimen width, respectively
3.2
CTOD fracture toughness
crack-tip opening displacement fracture toughness
δcr
critical CTOD at the onset of brittle fracture in the standard fracture toughness specimen [δc(B) as defined in ISO 12135] with 0,45 ≤ a0/W ≤ 0,55
3.3
CTOD of structural component
crack-tip opening displacement of structural component
δWP
CTOD, as the fracture driving force, for a through-thickness crack or a surface crack existing in a structural component regarded as a wide plate
Note 1 to entry: The CTOD of a surface crack is defined at the maximum crack depth.
3.4
critical CTOD of structural component
critical crack-tip opening displacement of structural component
δWP,cr
critical CTOD at the onset of brittle fracture in structural components
3.5
equivalent CTOD ratio
equivalent crack-tip opening displacement ratio
β
CTOD ratio defined by δ/δWP, where δ and δWP are CTODs of the standard fracture toughness specimen and the structural component, respectively, at the same level of the Weibull stress σW
Note 1 to entry: See Figure 1.
Note 2 to entry: See Reference [1].
3.6
Weibull stress
σW
fracture driving force defined with the consideration of statistical instability of microcracks in the fracture process zone against brittle fracture
Note 1 to entry: See Reference [2].
3.7
critical Weibull stress
σW,cr
Weibull stress at the onset of unstable fracture
3.8
Weibull shape parameter
m
material parameter used in the definition of the Weibull stress; one of two parameters describing the statistical distribution of the critical Weibull stress, σW, cr
3.9
yield-to-tensile ratio
RY
ratio of yield strength, σY, (lower yield point, Rel, or 0,2% proof strength, Rp0,2) to tensile strength, Rm
Bibliography
| [1] | Minami F., Katou T., Nakamura T., Arimochi K., Equivalent CTOD Concept for Fracture Toughness Requirement of Materials for Steel Structures. Proc. 18th Int. Conf. on Offshore Mechanics and Arctic Engineering, St. John's, Newfoundland, 1999, OMAE99/MAT-2130 |
| [2] | Beremin F.M., A Local Criterion for Cleavage Fracture of a Nuclear Pressure Vessel Steel. Metall. Trans. 1983, 14A pp. 2277–2287 |
| [3] | ASTM E1921-15, Standard Test Method for Determination of Reference Temperature, T0, for Ferritic Steels in the Transition Range |
| [4] | Minami F., Ohata M., Shimanuki H., Handa T., Igi S., Kurihara M, kawabata TYamashita YTagawa THagihara Y. Method of Constraint Loss Correction of CTOD Fracture Toughness for Fracture Assessment of Steel Components. Eng. Fract. Mech. 2006, 73 pp. 1996–2020 |
| [5] | Minami F., Arimochi K., Constraint Correction of Toughness CTOD for Fracture Performance Evaluation of Structural Components. In: Predictive Material Modeling: Combining Fundamental Physics Understanding, Computational Method and Empirically Observed Behavior, 2004, ASTM/STP 1429, pp. 48-66 |
| [6] | BS 7910, Guide to methods for assessing the acceptability of flaws in metallic structures |
| [7] | JWES (Japan Welding Engineering Society), WES 2805-2011, Method of Assessment for Flaws in Fusion Welded Joints with Respect to Brittle Fracture and Fatigue Crack Growth |
| [8] | Anderson T.L., Fracture Mechanics: Fundamentals and Applications. CRC Press, Third Edition, 2005, pp. 79. |
| [9] | Minami F., Brückner-Foit A., Munz D., Trolldenier B., Estimation Procedure for the Weibull Parameter Used in the Local Approach. Int. J. Fract. 1992, 54 pp. 197–210 |
| [10] | Ruggieri C., Minami F., Toyoda M., Hagihara Y., Inoue T., Local Approach to Notch Depth Dependence of CTOD Results. Journal of the Society of Naval Architects of Japan. 1992, 171 pp. 493–499 |
| [11] | Ohata M., Minami F., Toyoda M., Local Approach to Strength Mis-Match Effect on Cleavage Fracture of Notched Material. Journal de Physique IV, Colloque C6, supplement au Journal de Physique III, 6 , 1996, pp. C6/269-C6/278 |
| [12] | Wiesner C.S., Goldthorpe M.R., The Effect of Temperature and Specimen Geometry on Parameters of the “Local Approach” to Cleavage Fracture. Journal de Physique IV, Colloque C6, supplément au Journal de Physique III, 6 , 1996, pp. C6/295-C6/304 |
| [13] | Ruggieri C., Dodds R.H., Probabilistic Modeling of Brittle Fracture Including 3-D Effects on Constraint Loss and Ductile Tearing. Journal de Physique IV, Colloque C6, supplément au Journal de Physique III, 6 , 1996, pp. C6/353-C6/362 |
| [14] | Ruggieri C., Dodds R.H., A Transferability Model for Brittle Fracture Including Constraint and Ductile Tearing Effects: A Probabilistic Approach. Int. J. Fract. 1996, 79 pp. 309–340 |
| [15] | Hojo K., Muroya I., Brückner-Foit A., Fracture Toughness Transition Curve Estimation from a Notched Round Bar Specimen Using the Local Approach Method. Nucl. Eng. Des. 1997, 174 pp. 247–258 |
| [16] | Koppenhoefer K.C., Dodds R.H., Loading Rate Effects on Cleavage Fracture of Pre-Cracked CVN Specimens: 3-D Studies. Eng. Fract. Mech. 1997, 58 pp. 249–270 |
| [17] | Nakagomi T., Minami S., Arai S., Ueda M., Shirasaki H., Study on Brittle Fracture of Steel Based on Fracture Mechanics. Journal of Constructional Steel. 1998, 6 pp. 47–54 [in Japanese] |
| [18] | Minami F., Ochiai T., Hashida T., Arimochi K., Konda N., Local Approach to Dynamic Fracture Toughness Evaluation. In: Fatigue and Fracture Mechanics, 2000, ASTM/STP 1389, 31 , pp. 271-304 |
| [19] | Yamashita Y., Sakano K., Onozuka M., Minami F., Prediction of Residual Stress Effects on Fracture Instability Using the Local Approach. In: Fatigue and Fracture Mechanics, 2001, ASTM/STP 1406, 32 , pp. 247-260 |
| [20] | Horn A.J., Sherry A.H., Prediction of Cleavage Fracture from Non-sharp Defects Using the Weibull Stress Based Toughness Scaling Model. Int. J. Press. Vessels Piping. 2010, 87 pp. 670–680 |
| [21] | Yamashita Y., Minami F., Constraint Loss Correction for Assessment of CTOD Fracture Toughness under Welding Residual Stress. 1. Eng. Fract. Mech. 2010, 77 pp. 2213–2232 |
| [22] | Igi S., Ohata M., Minami F., Application of Equivalent CTOD Ratio to Fracture Assessment of Structural Components. Journal of Pressure Vessel Technology, 132 , 2010, Paper ID 041402 |
| [23] | Shimanuki H., Ohata M., Minami F., Application of Equivalent CTOD ratio β to Fracture Assessment of Cracked Structural Components Subjected to Bi-axial Loading based on the Weibull Stress Criterion. Proc. National Symposium on Welding Mechanics and Design, 1 , 2006, pp. 139-146 (in Japanese) |
| [24] | Takashima Y., Tanikawa Y., Ohata M., Minami F., Weibull Stress Approach to Evaluate Charpy Impact Toughness in the Lower Fracture Toughness Range. Proc. National Symposium on Welding Mechanics and Design, 2 , 2006, pp. 435-442 (in Japanese) |
| [25] | Iwashita T., Azuma K., Quantitative Evaluation of Effects of Plastic Constraint on Brittle Fracture. Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ), 637 , 2009, pp. 575-582 |
| [26] | Kobayashi R., Iwashita T., Azuma K., Brittle Fracture of Single Edge Notched Bend Specimens with Different Machined-Notch Depth: Weibull Stress Analysis. AIJ Kyushu Chapter Architectural Research Meeting (Structure), 51 , 2012, pp. 673-676 (in Japanese) |
| [27] | Handa T., Mimura H., Ohata M., Minami F., Relationship between Weibull Parameter and Fracture Toughness of Structural Steels. Proc. 2008 ASME Pressure Vessels and Piping Division Conference, Chicago, Illinois, 2008, PVP2008-61680 |
| [28] | R6 - Assessment of the Integrity of Structures Containing Defects, British Energy Generation Report R/H/R6, Revision 4, Chapter III, Section III.9, 2001 |
| [29] | Khalili A., Kromp K., Statistical Properties of Weibull Estimations. J. Mater. Sci. 1991, 26 (24) pp. 6741–6752 |
| [30] | Ohata M., Minami F., Equivalent CTOD Ratio β for Engineering Assessment of CTOD Correction for Constraint Loss. Journal of Pressure Vessel Technology, 134 , 2012, Paper ID 054103 |
| [31] | Gao X., Ruggieri C., Dodds R.H., Calibration of Weibull Stress Parameter Using Fracture Toughness Data. Int. J. Fract. 1998, 92 pp. 175–200 |
| [32] | ISO 6892‑1, Metallic materials – Tensile testing – 1: Method of test at room temperature |
| [33] | ISO 6892‑3, Metallic materials – Tensile testing – 3: Method of test at low temperature |
| [34] | Minami F., Brückner-Foit A., Trolldenier B., Numerical Procedure for Determining Weibull Parameters Based on The Local Approach. Proc. 8th European Conference on Fracture, ECF8 - Fracture Behaviour and Design of Materials and Structures, 1 , Torino, 1990, pp. 76-81 |
| [35] | Ohata M., Takashima Y., Minami F., Equivalent CTOD Ratio for Constraint-Based Fracture Assessment of Tension Wide Plates. Proc. National Symposium on Welding Mechanics and Design, 2014, pp. 89-96 (in Japanese) |
| [36] | API/ASME, API 579-1/ASME FFS-1. Fitness-for-Service, 2007 |
| [37] | Slatcher S., The Estimation of Characteristics Fracture Toughness Values. Veritas Research Technical Report, 1986 |
| [38] | Tada H., Paris P.C., Irwin G.R., The Stress Analysis of Cracks Handbook. Dell Research Corporation, Hellertown: 1973 |
| [39] | JIS G 3106: 2008, Rolled steels for welded structure |
| [40] | BS 4360: 1990, Specification for weldable structural steels |
| [41] | Towers O.L., Williams S., Harrison J.D., ECSC Collaborative Elastic-Plastic Fracture Toughness Testing and Assessment Methods. TWI Contract No. 7210-KE/805 Final report, 1985 |
| [42] | Challenger N.V., Phaal R., Garwood S.J., Appraisal of PD 6493:1991 Fracture Assessment Procedures. TWI Report No. 512 1-3, 1995 |
| [43] | Minami F., Ohata M., Takashima Y., Revision of ISO 27306 for CTOD Toughness Correction for Constraint Loss, to be published in Materials. Sci. Forum. 2016 |
| [44] | Minami F., Ohata M., Fracture Mechanics Assessment of Beam-to-Column Joints Subjected to Cyclic and Dynamic Loading. Weld. World. 2007, 51 (5/6) pp. 22–33 |
| [45] | Igi S., Kubo T., Kurihara M., Minami F., Fracture Assessment of Welded Joint with Geometrical Discontinuity Using the Weibull Stress. Proc. PVP2006-IC PVT-11, Vancouver, IC PVT-AORC-J-007 |
| [46] | Minami F., Ohata M., Constraint Assessment of Brittle Fracture of Steel Components, ISO 27306 vs. FITNET FFS. Eng. Fract. Mech. 2012, 84 pp. 67–82 |