二軸変動複合応力下の疲労き裂伝播形態解析コードの開発

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04555098
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 角 洋一 横浜国立大学, 工学部, 教授 (80107367)
• Keywords: 破壊力学 / 疲労 / き裂伝播 / 二軸応力 / 溶接残留応力

Research Abstract

本研究により得られた結論は以下の通りである。
(1)2軸応力を受ける部材結合部に発生する疲労き裂
の伝播形態を把握するため、2軸応力範囲比を各種変化させた疲労き裂進展試験を行い、初期き裂の進展方向からき裂進展方向が巨視的に90度転回するき裂伝播形態のモード分岐現象を捉えることが出来た。これによって、2軸応力を受ける複数のき裂発生可能点がある部材結合部についてその巨視的最終破壊形態をおおよそ推定することが可能となった。
(2)著者らが開発したき裂伝播シミュレーション手法を用い上述の実験に対応する数値シミュレーションを行ったところ、き裂伝播形態については実験とほぼ同様な結果を得ることができ、本手法は巨視的最終破壊形態の予測に有効であることが確認できた。今回のシミュレーションでは試験体下部Iビームの曲げ剛性が試験領域のそれに比べ十分大であると仮定したが、精度向上のためには今後解析領域の周辺構造の剛性も正確に組み込んだ計算が必要である。
(3)疲労き裂伝播寿命については、試験体によって実験とシミュレーション結果がおおよそ一致するものと大幅な相違が見られるものがあった。その原因を調査するため、試験体製作時に発生する溶接残留応力を測定した。その結果隅肉溶接による残留応力がき裂伝播経路上に負の平均応力として作用している場合に大幅なき裂伝播寿命の増加が生じることがわかった。今後溶接残留応力のき裂伝播に及ぼす影響について詳細な研究を行う必要がある。

Research Products

• [Publications] 角 洋一,陣 揚: "疲労き裂伝播形態予測のための数値シミュレーション手法の開発" 日本造船学会論文集. 174. 607-615 (1993)
• [Publications] 角 洋一,陣 揚: "2軸応力下の疲労き裂伝播形態に関する研究" 日本造船学会論文集. 176. 447-454 (1994)
• [Publications] Y.Tomita,M.Toyosada,Y.Sumi,and A.Kumano: "Chapter 44 Fatigue crack propagation in ship structures,Handbook of Fatigue Crack Proagation in Metallic Structures" Elsevisr Science, 1609-1642 (1994)