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クリープとは?

くりーぷ

クリープとは、材料が一定の荷重・応力を長時間受け続けることで、弾性限界以下であっても徐々に変形が進む現象です。

クリープ(Creep)は、固体材料が一定の応力のもとで時間の経過とともに変形量が増加し続ける現象です。弾性変形や塑性変形とは異なり、応力が除去されても回復しない不可逆な変形であることが特徴です。

リープは温度が高いほど顕著に現れます。金属材料では融点の絶対温度の約0.4倍以上で無視できないレベルになるとされており、セラミックスやポリマーでも同様の傾向があります。室温付近では鉛やすずなどの低融点金属でも発生します。

クリープの進行は一般に三段階に分けて理解されます。

  • 一次クリープ(遷移クリープ):ひずみ速度が徐々に低下する初期段階
  • 二次クリープ(定常クリープ):ひずみ速度がほぼ一定となる安定段階
  • 三次クリープ(加速クリープ):ひずみ速度が急増し最終的に破断に至る段階

工学的に重要な場面としては、ガスタービンのブレード、原子炉圧力容器、パイプライン継手、橋梁のコンクリートなどが挙げられます。耐クリープ性を高めるために、ニッケル基超合金の使用や結晶構造の制御(単結晶タービン翼)が実用化されています。

使い方・例文

ジェットエンジンのタービンブレードは高温高圧にさらされ続けるため、クリープによる変形を考慮した材料選定と余寿命管理が航空機の安全運航に不可欠です。

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