2020 Fiscal Year Research-status Report
Welding Residual Stress and Fatigue Performance Improvement in Narrow Part between Vertical Stiffener and Longitudinal Rib of Steel Plate Deck
| Project/Area Number |
19K04577
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
廣畑 幹人 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50565140)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 溶接 / 残留応力 / 疲労 / 局所加熱 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，疲労き裂の発生が多く報告されている道路橋鋼床版を対象に，特に狭隘な構造の床版端部の垂直補剛材と縦リブの間の領域について，溶接残留応力の性状を解明するとともに耐疲労性の向上を目指す．
2019年度までの結果により，対象とする道路橋鋼床版の端部垂直補剛材と縦リブの間の領域をモデル化した小型供試体に対し，局所加熱により当該溶接部の残留応力が低減される可能性を熱弾塑性解析シミュレーションを通じて確認するとともに，実測とも整合することを検証している．
2020年度は，前年度のシミュレーションを発展させ，残留応力低減効果が見込まれる局所加熱条件を探索し，その結果に基づき，局所加熱実験を再実施した．そして，溶接のままと局所加熱を施した状態の供試体を用いて疲労実験を実施した．その結果，局所加熱した供試体の疲労寿命が溶接のままに比べ大きく向上する傾向が得られた．なお，疲労寿命の向上効果は作用する繰返し外力の条件（引張あるいは圧縮，ならびに大きさ）の影響を強く受けることが分かった．この現象をより詳細に説明するとともに，疲労寿命の向上効果がより大きく見込まれる載荷条件を明確にするため，溶接残留応力，局所加熱後の応力，載荷時の応力までを含めた対象領域の応力状態を追跡するためのシミュレーションに着手した．結果の整理は継続するが，現時点において，圧縮応力作用下では，引張応力作用下に比べ疲労耐久性向上効果が大きく得られる可能性が示唆された．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画していた局所加熱による溶接残留応力低減メカニズムの解明と，局所加熱条件の探索については概ね予定通り実施できた。また，疲労実験についても完了したため，進捗状況に問題はないと考えられる．疲労実験の結果に対する考察に関しても，シミュレーションモデルを構築して着手できているため，結果の整理を次年度に継続する流れも順調に進展していると考えられる．
|
| Strategy for Future Research Activity |
疲労寿命の向上効果がより大きく見込まれる載荷条件を明確にするため，溶接残留応力，局所加熱後の応力，載荷時の応力までを含めた対象領域の応力状態を追跡するためのシミュレーションを実施する．このシミュレーション結果に基づき，局所加熱による残留応力低減技術の確立を目指す．また，実構造物への適用を念頭に，既存の他の疲労寿命向上技術との比較検証を実施する．
|
