レーザーピーニングによる鋼橋の疲労き裂発生防止・進展防止に関する基礎的研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15760352
• 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: レーザーピーニング / 疲労 / き裂進展 / 補修 / 残留応力

Research Abstract

鋼橋に発生した疲労き裂の進展を停止させるための方法として、レーザーピーニングに注目し、橋梁等土木構造物への適用性を実験により明らかにすることが本研究の本年度の目的である。レーザーピーニングが疲労き裂の発生防止・進展防止に適用できれば、新設・既設を問わず鋼橋の長寿命化が可能になると考える。
本年度の研究実績概要は以下の通りである。
1 人工引張り残留応力付加方法の確立
当初予定していた方法では、人口引張り残留応力を安定的に付加出来ないことがパイロット実験で明らかになった。そこで、高力ボルトと固着ジグで締め上げる方法を考案し、実験で有効であることを確かめた。
2 載荷方法およびき裂進展測定方法の確立
ピーニング可能な小型試験体のための載荷ジグを作成し、数度の改良の後に高周波数で載荷出来ることを確かめた。また、クラックゲージと静ひずみ計を用いた24時間連続計測システムを構築し、非常によい精度でき裂進展が計測できる事を確かめた。
3 レーザーピーニングによる圧縮残留応力付加効果の確認
溶接構造用鋼材SM490に、照射強度と照射範囲をパラメータとした4種類のレーザーショットを施し、残留応力測定を行った。その結果、表面で300μ前後の圧縮残留応力が付加されることが明らかとなった。また、レーザーショットによる金属組織の変化も明らかにした。この実験により、き裂進展試験片に施すレーザーショットの条件を決定した。
4 き裂進展に対するレーザーピーニングの効果
試験片中央に疲労き裂を入れた後、A.人工残留応力+レーザーピーニング,B.レーザーピーニングのみ,C.無処理,の3要因での実験を開始した。疲労振幅はそれぞれの要因で50Mpa,100Mpa,150Mpaの3水準とした。現在までに、基準となるCの実験6体が終了しており精密なき裂進展速度を得た。