Research on rational stress calculation method for structural hot-spot stress based fatigue evaluation
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21K04233
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
判治 剛 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80452209)
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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 |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ホットスポット応力 / 溶接継手 / 疲労強度評価 / 維持管理 |
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| Outline of Research at the Start |
鋼橋の主な劣化要因は疲労であり，それを適切に評価し，耐疲労性を確保することが100年橋梁の実現には不可欠である．鋼橋の疲労き裂は，橋梁がシステムとして立体的に挙動することによる二次応力に起因するものがほとんどある．そのため，橋梁の立体挙動の影響などを直接とりこむことができるホットスポット応力法は極めて強力な評価法となる．本研究では，ホットスポット応力法という，新設から既設まで幅広く有効な疲労評価技術を，より合理的かつ実用的なものに発展させることを目的とする．ホットスポット応力法を公称応力法とならぶ疲労評価法として確立できれば，設計および維持管理段階で実挙動に基づく合理的な疲労評価が可能となる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
鋼橋に生じる疲労き裂は，橋梁がシステムとして立体的に挙動することによる二次応力に起因するものがほとんどあり，その立体挙動の影響を直接とりこむことができる疲労強度評価法としてホットスポット応力法がある．ホットスポット応力（HSS）は，30年近く前に提唱された概念ではあるが，依然として完成された手法とはいいがたく，その精緻化が本研究の目的である．具体的には，板厚や面外曲げの影響，板側面のき裂への適用性，疲労限の考え方などについて，合理的かつ実用的なHSS算出法を提示するものである．
今年度は，軸力と面外曲げの組合せ作用下におけるホットスポット応力算出法に関する検討を行った．具体的には，面外ガセット溶接継手を対象とし，膜応力に対する曲げ応力の比である曲げ混入率をパラメータとして疲労き裂進展解析を実施した．得られた主な成果は以下のとおりである．
1) 公称応力範囲を用いた場合，曲げ応力成分を4/5 倍して疲労強度評価を行う方法の妥当性を確認した．
2) 軸力と面外曲げの組合せ作用下では，参照点での板表裏面の応力から膜応力成分と曲げ応力成分を求め，それぞれでホットスポット応力を算出し，ホットスポット応力の膜応力成分，曲げ応力成分とした．このうちの曲げ応力成分の補正を行うことで，曲げ混入によるホットスポット応力範囲のばらつきを抑えることができる可能性を示した．
3) 板表裏面での応力集中の度合いが異なる場合でも，ホットスポット応力の膜応力成分と膜応力成分を分離して考えることができる可能性を示した．
今後は，継手形状や寸法が異なる場合でも上記の方法によりホットスポット応力を用いて疲労寿命を整理することができるかを確認する必要がある．
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Report
(3 results)
Research Products
(2 results)
