局所熱処理による鋼構造部材の残留応力場の制御と耐荷・耐疲労性能の向上技術

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H06098
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 廣畑 幹人 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (50565140)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 鋼構造 / 溶接 / 熱処理 / 残留応力

Outline of Annual Research Achievements

鋼構造物の性能向上のための熱処理に用いる熱源のうち，高周波誘導加熱装置の入熱特性を明らかにするための実験および数値シミュレーションを実施した．高周波誘導加熱により鋼構造部材に与えられる温度分布を再現する入熱方法を検討するとともに，加熱により導入される残留応力分布の特徴を明らかにした．高周波誘導加熱装置では，比較的短時間で所定の温度まで入熱できるため，入熱量，加熱時間，加熱位置を種々変化させることで特定の残留応力分布を部材内部に形成させられる可能性があることを確認した．
基本的には加熱領域には引張応力が生じ，それ以外の部分に圧縮応力が生じる．この特性を利用して，加熱により残留応力を導入した部材の載荷シミュレーションを実施し，耐荷性能向上に有利となる残留応力分布を検討した．圧縮荷重が付与される部材に対し，部材の内部に引張残留応力を導入しておくことで耐荷性能を向上させられると考え，種々の応力分布を形成しその耐荷性能を比較した．その結果，応力分布の形状によらず，引張残留応力が耐荷性能に与える影響は小さいことを確認した．さらに，特定の応力分布を形成するよりも，残留応力を除去することが耐荷性能向上に寄与する可能性を示した．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

熱処理による残留応力分布の制御と，構造性能に及ぼす影響を検証する実験を当該年度に実施する予定であったが，実験の一部が完結しなかった．実験については次年度に継続して行う．

Strategy for Future Research Activity

耐荷性能を向上させる残留応力分布の特性を検討した結果，特定の分布を付与するよりも残留応力を除去することが効果的であることが分かったため，残留応力を除去する方法について検討する．
耐疲労性の向上については計画通り特定の残留応力を導入する方法を検討する．