省力化のためのロボット溶接に適合する構造詳細の改良と強度評価法

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452236
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 福本 〓士 大阪大学, 工学部, 教授 (10023045)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 繁之 大阪大学, 工学部, 教授 (70029271) ; 西村 宣男 大阪大学, 工学部, 教授 (70029156) ; 大倉 一郎 大阪大学, 工学部, 助教授 (10127194)
• Keywords: ロボット溶接 / プレートガーダー / 弾塑性有限変形解析 / FEM / 補剛材 / 終局強度 / 疲労強度 / 局部応力

Research Abstract

ロボット溶接に関する資料収集を行い、ロボット溶接の能力を明らかにした。補剛板、溶接桁の強度評価法と構造詳細の国際比較を行い、問題点を整理した。
ロボット溶接では、水平補剛材の端と垂直補剛材の間をどれだけ開けることができるかということが問題となっているが、力学的観点からすると、この問題以前に水平補剛材が垂直補剛材から切断されていてもよいかという問題が取り残されていることが判明した。
垂直補剛材と引張フランジの連結構造が疲労強度に大きく影響し、ロボット溶接を用いた製作ラインの自動化に大きく影響することが判明した。
当初、今年度は垂直補剛材のみを有する桁の疲労試験と耐荷力試験を予定していたが、水平補剛材と垂直補剛材の両者を有する桁の試験体で、両者の影響を調べることができることが明らかになった。
FEMによる弾塑性有限変形解析プログラムを開発した。水平補剛材の端と垂直補剛材の間の開きが桁の終局強度に与える影響をこのFEMプログラムを用いて調べた。水平補剛材の端と垂直補剛材の間に55mm程度の開きが存在しても、曲げを受ける桁の終局強度の低下は小さいことがわかった。
局部応力解析により、水平補剛材の端部に応力集中が生じることが判明した。この応力集中は、水平補剛材の端と垂直補剛材の間の開きが大きくなるに従って低下することがわかった。
これらの解析結果に基づいて、水平補剛材と垂直補剛材を有する桁の試験体を設計した。試験体の製作に時間を要したので、疲労試験と耐荷力試験は来年度実施する。