AbstractCyclic thermal tests have been carried out on the tungsten-copper duplex structures using an electron-beam test facility, with a particular emphasis on the redistribution of the residual stress after the cyclic heat loads of 14 MW/m2–2 s. The residual stresses on the tungsten surfaces were measured by the strain gauge method and compared with those by thermoelasto–plastic analysis. Good agreement was approximately obtained for both their stress magnitude and distribution. Both radial and hoop stress components σR and σθ on the tungsten top surface slightly increased after first heat cycle and then decreased with the increase of the number of heat load cycles. Axial stress component σz on the tungsten side surface also behaved in the same manner as stresses on the top surface, while hoop stress component increased with the increase of the number of heat cycles. Relaxation of residual stress was induced with the elastic-plastic deformation of copper heat sink by cyclic heat loads.
要約タングステン-銅二重構造体に対して、電子ビーム試験装置を用いた繰り返し熱負荷試験を実施し、14 MW/m²・2秒の繰り返し熱負荷後の残留応力の再分布に特に着目した。タングステン表面の残留応力はひずみゲージ法により測定し、熱弾塑性解析による結果と比較した。応力の大きさと分布の両方について、良好な一致が得られた。タングステン上面の半径方向応力成分σRと周方向応力成分σθは、最初の熱サイクル後にわずかに増加し、その後、熱サイクル数の増加に伴って減少した。タングステン側面の軸方向応力成分σzも上面の応力と同様の挙動を示したが、周方向応力成分は熱サイクル数の増加に伴って増加した。繰り返し熱負荷による銅ヒートシンクの弾塑性変形により、残留応力の緩和が生じた。