圧縮ひずみを受けた溶接十字継手の破壊挙動に関する実験的研究

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750431
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 崎野 良比呂 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (80273712)
• Keywords: 柱・梁接合部 / 溶接 / 脆性破壊 / 十字継手 / 繰返し荷重 / 圧縮ひずみ

Research Abstract

阪神大震災等で見られた全面降状後の脆性破断では、形状不連続部である溶接部に繰返しの塑性変形が生じ、これにより母材および溶接金属の材質が劣化した事が脆性破断に至った大きな原因であると考えられる。そこで、圧縮を含む繰返しの塑性歪とその歪振幅が溶接部の破壊に与える影響を把握する目的で本研究を進めている。
本年度はまず、脆性破断が多く発生した柱梁溶接接合部を模擬した十字継手の、十字リブ高さが応力集中に与える影響について調べるためFEM解析を行った。その結果、リブ高さが継手板厚の1/2以上になると継手部の応力集中は変化しないことが分かった。そこで、その条件を満たした十字継手供試体を作成し、繰返し塑性歪を与えた後破断に至らせる実験に供した。実験パラメータは、(1)繰返し歪の大きさ(±1.5%×5回,±3%×5回),(2)溶接金属の靭性(シャルピー衝撃試験値:40J,200J)(3)試験温度(+20℃,-40℃:-40℃は高歪速度の影響をRパラメータを用いて等価な試験温度に置き換えたもの)である。
その結果、(1)単調載荷時には母材破断する継手でも、繰返し歪を与えると初期欠陥を持つ溶接部から破断する。(2)高靱性溶接金属は高歪速度(-40℃)の場合にのみ脆性破断し、常温では繰返し歪を与えても脆性破断しない。しかし、低靭性溶接金属は高歪速度の場合のみならず、常温でも1%の繰返し歪で脆性破断する。(3)高靭性溶接金属が脆性破断する場合でも伸びは延性破断する場合と同等である。以上のことから、伸びの少ない脆性破断発生を防ぐという観点から見ると、40J程度のシャルピー値は小さいと言うことが示唆される。
来年度は、70〜100J程度の同様の供試体を製作し、これまでの試験結果と併せて伸び能力という観点から見た繰返し歪を受ける溶接継手の必要シャルピー値について検討を行う予定である。

Research Products

• [Publications] Y.Sakino: "EXPERIMENTAL STUDY ON FRCTURE AFTER STRAIN AT CRUCIFORM JOINTS" Proceedings on WELDED CONSTRUCTION IN SEISMIC AREAS. 187-198 (1998)
• [Publications] Y.Sakino: "Brittle fracture of welded joints caused by earthquake" Journal GEP,Hungarian Society of Mechanical Engineers. No.1. 1-10 (1999)