2021 Fiscal Year Annual Research Report
Systematization of analysis for welding hot cracking and establishment of crack prevention method using AI
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19H02366
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
柴原 正和 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20350754)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
才田 一幸 大阪大学, 工学研究科, 教授 (30178470)
村川 英一 大阪大学, 接合科学研究所, 招へい教授 (60166270)
生島 一樹 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (80734003)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 溶接高温割れ / 片面サブマージアーク溶接 / 理想化陽解法FEM / AI / 割れ防止技術 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度に研究実施した項目は、以下の①～③の3項目であり、具体的な実績の概要は以下の通りである。
【①実機片面サブマージアーク溶接時における端部割れを対象とする実大高温割れ解析】結晶成長方向や凝固収縮ひずみなどの冶金学的因子の影響についても検討可能な高温割れ解析手法を実機片面サブマージアーク溶接時における端部割れに適用した。また，本高温割れ解析手法に対して，GPUを用いた理想化陽解法FEMの導入、反復サブストラクチャー法の導入、さらには、領域分割法およびGPUクラスタの導入により，数十メートルの実溶接を対象とした実機片面サブマージアーク溶接時の高温割れ解析を達成した。この手法を用いて，割れ防止効果が期待される終端部のタブ板形状や仮付け間隔の影響について検討した。
【②AIを用いた実機片面サブマージアーク溶接時における端部割れ防止技術の確立】ニューラルネットワークおよびＡＩ強化学習を用いた高温割れ防止条件算定システムを実機片面サブマージアーク溶接に適用することで，終端割れ防止溶接速度条件ならびに終端割れ防止タブ板形状の導出が行えることを確認した。
【③端部割れ防止条件の実証実験】ニューラルネットワークおよびDeep Q-Networkを用いた高温割れ防止条件算定システムの妥当性を，突合せ溶接試験において検証し，インプロセスの入熱条件変更ならびに事前に取り付ける仮付け/タブ板形状最適化により溶接高温割れを防止できることを確認し，AIを用いた高温割れ防止条件算定システムの有用性を確認した。さらにステレオ画像法に基づく高精度ひずみ計測法ならびに画像拡大法による画像相関法の高精度化により，溶接終端部のひずみ挙動およびひずみ履歴を高精度かつ高速に算出することで，終端部に作用するひずみと割れ発生の関係が詳細に検討でき，終端割れの発生・防止メカニズムを明らかにした。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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