Development of assessment technology for welding process conditions maximizing fatigue performance of welded structures
| Project/Area Number |
21H01545
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
堤 成一郎 大阪大学, 大学院工学研究科, 准教授 (70344702)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥16,380,000 (Direct Cost: ¥12,600,000、Indirect Cost: ¥3,780,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
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| Keywords | 疲労 / 亀裂発生 / 亀裂進展 / 弾塑性 / 溶接 / 鋼構造 / プロセス / 亀裂伝播 / 接合条件 / 塑性 / 亀裂 / 発生 / 伝播 / 破壊 / き裂 / き裂発生 / き裂伝播 / FEM / 溶融池解析 / 最適化 / 構造物 |
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| Outline of Research at the Start |
溶接プロセス条件に依存する溶接構造物の疲労性能評価を高度化するためには、影響因子を適切に考慮可能な数値シミュレーション技術開発と実設計および施工への展開（デジタルツイン、i-Construction）が死活的に重要である。そこで、これまで開発を進めている巨視的弾性条件下となる高サイクル疲労にも適用可能な繰返し弾塑性モデルによる溶接継手の疲労寿命評価システムに不可欠な技術開発を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
船舶や鋼橋などの各種大型溶接構造物において、溶接部を起点とする疲労損傷事例が多数報告されている。その要因として、a)溶接部と構造的な不連続部が一致する、かつ溶接余盛や時に欠陥も存在するため高応力となる、b)溶接入熱による母材と溶接金属の希釈およびその後の冷却速度など、溶接プロセス条件に依存して不均一な材料組織/形状/強度分布と残留応力/残留変形が生じる、さらにc)大型溶接構造物が実際に経験する応力や変形状態は、多軸/非比例/変動履歴となるため、実験的検討には限界があることなどが挙げられる。つまり、溶接プロセス条件に依存する溶接構造物の疲労性能評価を高度化するためには、上記a)からd)の影響因子を適切に考慮可能な数値シミュレーション技術開発と実設計および施工への展開が重要となり、これらの解決に不可欠な技術開発を本研究の目的とする。まず，疲労亀裂発生位置近傍の局所的な弾塑性応答が溶接継手の疲労寿命に与える影響を評価することを目的として，SM490Aの母材と溶接継手の疲労亀裂発生位置近傍を狙った再現HAZ材を用いて疲労試験を行い，得られた弾塑性応答の実験結果を再現可能な繰返し材料応答シミュレーションと疲労亀裂発生および進展寿命評価式を提案した．続いて，これを非荷重伝達型十字溶接継手に適用し，疲労寿命評価と実験結果との比較を通じて考察を行った．これらより，巨視的弾性状態を含む弾塑性応答を高精度に再現可能な材料モデルを開発して，接合条件に依存する疲労亀裂発生・進展評価手法を低炭素鋼からなる溶接継手に適用できるように拡張した．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(40 results)
