繰返し荷重下での残留応力の緩和と疲労強度との相関

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06651084
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 冨田 康光 大阪大学, 工学部, 教授 (30029251)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大沢 直樹 大阪大学, 工学部, 助手 (90252585) ; 橋本 聖史 大阪大学, 工学部, 助手 (50183554) ; 船木 俊彦 大阪大学, 工学部, 教授 (90029174)
• Keywords: 溶接残留応力 / 繰返し荷重 / 応力-歪関係 / 角まわし溶接継手 / 残留応力緩和 / 疲労強度

Research Abstract

昨年度得られた知見をもとに、多結晶体の応力-歪構成式の考察を深め応力-歪関係の定式化を行った。
得られた応力-歪関係を用いて、角まわし溶接構造部をモデル化した試験体について溶接直後の残留応力分布を熱弾塑性解析によるシミュレーション並びに実験を引き続いて実施した。
残留応力は溶接止端部で最大値となり、その大きさは、ほぼ降伏応力に等しいことが実験並びにシミュレーションにより得られた。
溶接による残留応力が存在する試験体について荷重負荷前後の残留応力分布を弾塑性解析によるシミュレーション並びに実験により求めるとともに疲労試験も実施し、残留応力の緩和と疲労強度との相関を求めた。
残留応力は荷重の負荷により緩和し、その緩和量は負荷荷重が大きくなるに従い大きくなり、負荷荷重と残留応力の緩和量の間には直線関係が見られること、残留応力の緩和に伴い疲労強度は上昇する事を明らかにし、緩和された残留応力の下での疲労強度線図の予測法を提案した。
シミュレーションによる残留応力の予測値の精度向上のためにはシミュレーションに際し適切な応力-歪関係を用いることが不可欠であり、残留応力の緩和量は疲労強度に大きな影響を及ぼす。

Research Products

• [Publications] 冨田康光,橋本聖史,大沢直樹,尾嵜平: "船体構造用多結晶金属材料の繰返し塑性変形挙動の数値シミュレーションに関する研究" 関西造船協会講演論文集. 5. 125-130 (1995)
• [Publications] 冨田康光,橋本聖史,大沢直樹,稲田陽一: "変動荷重下における鋼材の応力-歪応答と疲労強度に関する研究" 関西造船協会講演論文集. 5. 131-136 (1995)