1

SUS (=16e-6)

HiMn Steel (=9.8e-6)

Nb (=5e-6)

Cu (=17e-6)

t=298K t=80K

高マンガン鋼 （ＳＭＮＣ）にした場合の解析 Jan. 12KEK H. Yamaoka

高マンガン鋼 （ＳＭＮＣ） 一般に Mn11 ％以上を主合金成分とする非磁性の合金鋼。硬度があるので、耐摩耗性部品に用いられます。また、非磁性の特性から電気部材にも用いられます。

エンドプレート材質を HiMnと SUSにした場合の熱応力の解析をやってみました。

2

300MPa

580MPa

200MPa

Stress(Von Mises)

（解析結果）　ハイマン部で 300MPa、 Cu部で 580MPa、 Nbの部分で約 200MPaでした。

SUS (=16e-6)

HiMn Steel (=9.8e-6)

Nb (=5e-6)Cu (=17e-6)

3

手計算による応力の推定SUS

HiMn Steel

Nb Cu

t=298K t=80K

R10

0

R63

R43

.8

R43

R40

次ページ1. それぞれの部品でどのくらい収縮してそれらの差はどの位あるかという計算

2. 最大収縮差で発生する応力。実際には、 2 つの材質間のバランスなのでこれ以下だが、応力は高め。 ANSYS との比較。

変位図は 2 ページ後。dtRdR ER

dR

4

Hoop Stress

230MPa(SUS)

-200MPa(HiMn)

-200MPa

-150MPa(HiMn)-: Compression

200MPa(Cu)

5

1

J

II

I

H

I

HH

I

H

J

I

HH

J

I

F

G

F

G

F

G

F

G

F

G

F

E

DD

C

D

C

E E

D

C

B

E

B

C

B

D

E

A

E

C

B

D

A

E

JK

M

JK

LJ

K

IJK

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

K

LLL

L

MN

A=-.3C=-.26

E=-.22G=-.18

I=-.14K=-.1

M=-.06O=-.02

Q=.02S=.06

T=.08

JAN 12 200710:24:58

NODAL SOLUTION

STEP=1SUB =1TIME=1UX (AVG)RSYS=0DMX =.556765SMN =-.305715SMX =-.0327

Deformation( Radial dir.)

0.17mm

0.04mm

0.14mm

熱応力は R（軸方向も同じ）と線膨張率できまってしまうので、 2つの物質での収縮差をどうやって小さくするかですが、どうすれば・・・ ??。

SUS (=16e-6)

HiMn Steel (=9.8e-6)

Nb (=5e-6)

Cu (=17e-6)

6

Titanium

HiMn Steel (=9.8e-6)

Nb (=5e-6)

t=298K t=80K

高マンガン鋼を最外層にし、エンどプレートを Tiにした場合の解析

Jan. 12KEK H. Yamaoka

7

80MPa

200MPa( 局所的）

100MPa

Stress(Von Mises)

（解析結果）　ハイマン部で 80MPa、 Nbの部分で約 100MPaでした。局所的に 200MPa。

以上

8

SUS

Ti

Nb

250MPa

Max. 520MPa

Case-1

線膨張係数 純 Ti: 8.4e-6/K(SUS: 16e-6/K)

参考

9

SUS

Ti

Nb

200MPa

Max. 620MPa

Case-1

10

SUS

Ti

Nb

100MPa

Max. 470MPa

Case-5

11

固定

約 80MPa0.08mm( 半径方向変位 )

変位 : 1.5mm

線膨張係数 純 Ti: 8.4e-6/K(SUS: 16e-6/K)

エンドプレートを SUS から Ti に変更した場合 ( 注： SUS構造が入っていない）

CuNbにした

SUSTiにした

SUS: 約 250MPa 0.15mm

12

約 250MPa>43MPa( 耐力 )

500MPa

1. 　 Original conf.

R58

R40

R48R40

t3mmR40

R63

R40

約 250MPa

520MPa

510MPa520MPa

SUS

Nb

Cu

2. R48mm

4. R58mm5. R63mm

6. R88mm

Nbの半径を変化させたときの応力