大型プラントの寿命延伸のための溶接残留応力の解析援用非破壊評価手法の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305012
• Research Institution: TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 小林 英男 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (00016487)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中村 春夫 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (40134829)
• Keywords: ビードフラッシュ法 / 固有ひずみ / 溶接残留応力 / 余盛り / 逆問題解析 / 適切化法

Research Abstract

溶接構造物には,溶接線近傍に沿って固有ひずみ(熱ひずみ,塑性ひずみ,変態ひずみなど)が残留し,これが溶接残留応力の生成の原因となる.申請者らは,溶接部の余盛りを除去する際の,弾性解放ひずみを逆問題解析することにより,固有ひずみを推定し,この固有ひずみから溶接残留応力を推定する「ビードフラッシュ法」を提案してきている.前年度では,単純な薄肉溶接平板を対象として,その有効性の検証を行った.本年度は,さらにこの手法を薄肉溶接配管に適用するための研究を行い,そのためにビードフラッシュ法の定式化,およびそれに基づくシミュレーションの実施,問題点の抽出,問題点の解決方法の提案,提案した解決手法の有効性の確認を行い,以下の結論を得た.
(1)基礎定式化:溶接配管の問題に関して基礎定式化を行い,それに基づきシミュレーションを実施し,溶接配管の問題は基本的に2次元軸対象問題であるが,逆問題解析という観点からは,3次元の溶接平板の問題よりも悪問題であり,評価精度を向上させる工夫が必要であることを明らかにした.
(2)精度向上(その1):精度向上のために逆問題解析過程において特異値分解法を導入し,その有効性をビードフラッシュ法の計算機ミュレーションにより確認した.
(3)精度向上(その2):精度向上のために,配管表面における残留応力データの利用法を考案し,その定式化を行うとともに,その有効性をビードフラッシュ法の計算機シミュレーションにより確認した.

Research Products

• [Publications] Haruo Nakamura: "Application of the Bead Flash Method to Weldments to Evaluate Residual Stresses Nondestructively"Prcc.1st Tiwan-Japan Workshop on Mechanical and Aerospace Engineering. 1. 249-263 (2001)
• [Publications] 中村春夫: "ビードフラッシュ法の溶接配管への適用(基礎的定式化と有効性)"日本機械学会第14回計算力学講演会講演論文集. 01・10. 213-214 (2001)
• [Publications] 中村春夫: "ビードフラッシュ法の溶接配管への適用に関する基礎研究"日本機械学会2001年度年次大会講演論文集. 1. 403-404 (2001)