2018 Fiscal Year Research-status Report
Fundamental Study on Clarification of Mechanism of Ductile Fracture due to Low-cycle Fatigue in Welded Steel Members
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18K04333
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
葛 漢彬 名城大学, 理工学部, 教授 (90262873)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 延性破壊 / 高応力三軸度 / 低応力三軸度 / 低サイクル疲労 / 損傷進展エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の1年目は，まず，応力三軸度が延性破壊特性に与える影響に関する実験的および解析的検討を行った．そのために異なるノッチの半径を有するUノッチ試験片と異なる角度を有するVノッチ試験片の延性破壊実験を実施した．また，メッシュサイズの影響，要素破壊時の塑性変位と不均一比の関係の定式化およびそれを適用した解析手法の妥当性に関する種々の解析を行った．その結果，UノッチとVノッチの実験結果を比較すると，ほぼ同程度の断面積を有する場合でも，Vノッチの方がき裂発生時の変位が小さくなっている．これはVノッチの方がノッチ先端に応力が集中しやすく，高応力三軸状態になりやすいため，Uノッチと比べてき裂発生が早いと考えられる．試行錯誤的に解析を行うことで要素破壊時の塑性変位と，応力三軸度の影響を取り入れた不均一比の相関関係を明らかにした．また，延性破壊モデルを用いた本解析手法は，メッシュの依存性を解決するために有効であると証明できた．実験と解析のき裂の発生・進展，最大荷重および最終破断点が概ね一致していることから，延性破壊モデルを適用することで，単調載荷を受ける鋭いノッチを有する構造用鋼材の延性破壊挙動を精度よく予測することが可能である．
次に，繰り返し曲げを受ける溶接継手を対象に，延性き裂の発生および進展を予測可能とする解析手法について検討を行った．まず，損傷進展エネルギーのメッシュ分割依存性について検討し，要素破壊時の相当塑性ひずみを一定と仮定したとき，要素サイズによらず同様の解析結果を得られることを示した．次に，要素破壊時の相当塑性ひずみの算出法を検討し，材料引張試験と非破壊解析による，より簡便な手法を考案した．これらの結果に基づき，メッシュ分割に応じた損傷進展エネルギーの簡易算出法を提案した．新たに求めた損傷進展エネルギーにて破壊解析を実施し，実験結果との比較から，その適用可能性を示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」の通り，実験・解析を行ってきており、その成果も国内外の学術誌に発表または投稿している．
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| Strategy for Future Research Activity |
交付申請書に記載した「研究の目的」、「研究実施計画」の通り，実験と解析の両面から継続的に検討していく．
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| Causes of Carryover |
試験体の一部は再加工が必要になったため、年度内に納品ができなかったからである。
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