| Project/Area Number |
19H00802
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 24:Aerospace engineering, marine and maritime engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
Kawabata Tomoya 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (50746815)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三上 欣希 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (40397758)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥46,670,000 (Direct Cost: ¥35,900,000、Indirect Cost: ¥10,770,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,880,000 (Direct Cost: ¥7,600,000、Indirect Cost: ¥2,280,000)
Fiscal Year 2019: ¥29,640,000 (Direct Cost: ¥22,800,000、Indirect Cost: ¥6,840,000)
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| Keywords | 脆性亀裂発生 / CTOD / 繰り返し載荷 / 材料損傷 / 結晶塑性 / 鉄鋼材料 / 船舶安全性 |
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| Outline of Research at the Start |
社会活動の基盤をなす社会インフラに多く用いられる大規模鋼構造物の設計・維持判断においては甚大な被害を招く脆性破壊防止のため、CTODクライテリオンを用いた破壊力学アセスメントが行われるが、近年の地球環境条件激化もあり、より高精度な評価が求められる気運にある。しかし、現存規格では評価者毎のノウハウに依存する部分があり、標準化が不完全である。そこで、本研究では、波浪や地震などの、繰返し負荷による限界特性の棄損を考慮した上で実験ノウハウを標準化するための研究を行う。この目的達成に共通するコア技術として「ランダムな塑性変形後の結晶粒内損傷分布を定量把握するためのメゾスケール数値モデル開発」を実施する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Material damage and toughness degradation due to reverse bending/local compression treatment, which is necessary for CTOD evaluation of welded joints, were investigated both experimentally and numerically. The optimal conditions were found by weld-to-fracture simulation using Bayesian optimization, and validation tests were conducted. In-situ FE-SEM observation was also conducted to accurately determine material damage caused by positive and negative cyclic prestrain. It was found that the brittle fracture initiation characteristics after positive and negative cyclic prestrain were decreased by cyclic prestrain, and in particular, the toughness values were well correlated with the Weibull stress criterion, which takes into account the rate of change of back stress. Finally, a damage accumulation prediction equation that can be computed only from macro deformation history information was developed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では鋼構造物が予歪を受けた際の耐破壊特性変化がその予歪履歴の影響を受けることから、より精緻にメカニズムを研究し、高精度予測を行うことを目指したものである。
一つの応用は残留応力を持つ溶接継手の破壊靭性評価の際に必要な前処理方法について妥当かつ統一的な方法を提供したことであり、得られた成果はISO規格として成立し世界の技術者が使うことになる。もう一つは繰返し負荷が破壊以前に作用した場合の損傷量の定量化である。精緻なメカニズム研究を基礎に簡易式を構築したので、地震や波浪を経た後の海上・陸上構造物の継続使用可否判断などに有効となる。
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