振動を利用した溶接残留応力の低減法に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05650250
• Research Institution: Tokyo Metropolitan College of Technology
• Principal Investigator: 青木 繁 東京都立工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (20106610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西村 惟之 東京都立工業高等専門学校, 機械工学科, 教授 (40124002)
• Keywords: 振動 / 溶接 / 残留応力 / 振動数 / 振幅

Research Abstract

溶接は多くの構造物に用いられている接合法である。溶接は局部的に熱を加える加工法であるために,溶接部付近に残留応力が発生する。表面の引張残留応力は部材の疲労強度などに悪影響を与えるために,これまでに熱処理などによる残留応力の低減法が試みられている。一方,溶接後の部材に振動応力を加えることによって残留応力を低減できる可能性があることが指摘されているが,実用段階での成功例はほとんどない。
本研究は,振動を利用した新しい残留応力の低減法として,振動荷重を加えながら溶接を行うことによって残留応力を低減する方法を開発することを目的としている。
本年度は,振動荷重を加えながら溶接をする装置を作製し,簡単な試験片を用いた実験から残留応力と加振条件との関係について検討した。はり状の試験片の両端を支持する装置を作製し,加振部は試験片に十分に加振力が伝達されるように工夫した。試験片のほぼ中央部を小型加振機で加振しながら溶接し,溶接後の残留応力を測定した。比較のために,加振せずに溶接した試験片に対しても,同様の測定をした。加振する振動数,振幅などを変えることによって,残留応力を低減するための最適な加振条件について検討した。この実験によって,加振しながら溶接すると溶接部の引張残留応力が低減されることが明らかになった。また,加振振動数によって,残留応力が最も低減される加振振幅があることが明らかになった。さらに,理論解析を進めるための簡単なモデル化について検討した。この方法では,振動荷重を比較的小型の装置で加えることができるので,実用的な残留応力の低減法となる可能性が大きい。

Research Products

• [Publications] 青木 繁: "溶接構造物の振動解析モデル" 日本機械学会講演論文集. No.930‐71. 121-122 (1993)
• [Publications] 青木繁・西村惟之他2名: "振動を利用した溶接残留応力の低減(第1報,基礎実験)" 日本機械学会山梨講演会講演論文集. 30-32 (1993)
• [Publications] 青木繁・西村惟之: "振動を利用した溶接残留応力低減の評価モデル(簡単なモデルによる検討)" 日本機械学会講演論文集. No.944‐1. 277-279 (1994)