2018 Fiscal Year Annual Research Report
Repairing Method for Fatigue Cracks Generated by Out-of-plane Bending Stresses
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16H04396
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
舘石 和雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80227107)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 疲労 / 溶接 / 板曲げ応力 / せん断応力 / 疲労き裂進展解析 / 破壊力学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鋼橋に生じる疲労き裂は，設計で考慮していない二次応力に起因するものが多い．二次応力には様々なものがあるが，断面内の応力分布に着目すると，面内応力（膜応力）と，面外曲げ応力（板曲げ応力）とに分類することができる．実橋に生じる疲労き裂の多くは，後者の面外曲げ応力の影響を受けているという認識のもと，本研究では，面外曲げによって生じる疲労き裂を対象として，き裂進展挙動の詳細な現象解明を行い,き裂対策技術を明らかにすることを目的としている。
実際の板曲げ応力は，鋼板の面に垂直な方向の外力の作用により生じる．そのため，鋼板には，板曲げ応力の他に，せん断応力が同時に発生することになる．
面外曲げとせん断力が繰返し作用することによって発生する疲労き裂は，き裂が板厚方向のみでなく板の軸方向に湾曲して進展することがある．このときのき裂の進展挙動には，き裂が主に板厚方向に進展し背面に貫通するケース，ある程度板厚方向に進展した後に軸方向に湾曲し板厚内部で停留するケース，き裂が板厚方向および軸方向に進展した後に背面から新たなき裂が発生して破断するケースといった3種類の進展挙動が見られる．
本研究では，繰返し面外曲げおよびせん断力を受ける鋼板から発生した表面き裂に対して，き裂の進展挙動を推定する手法を検討した．ビードオンプレート試験体の板曲げ疲労試験を行い，得られた破面から3次元的なき裂の進展経路を確認した．その後，有限要素解析を用いて，き裂最深部の残存板厚内に生じる応力成分の推定方法を構築した．各き裂形状に対して，残存板厚内に作用する板曲げ応力，膜応力および平均せん断応力を用いて2次元のき裂進展解析を実施し，表面き裂最深部のき裂進展経路を推定できることを示した．
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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