2020 Fiscal Year Annual Research Report
Evaluation of weld defects in steel buildings
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20H02297
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
田中 剛 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90243328)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
多賀 謙蔵 神戸大学, 工学研究科, 教授 (40578259)
浅田 勇人 神戸大学, 工学研究科, 助教 (70620798)
高塚 康平 京都大学, 工学研究科, 助教 (90758351)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 溶接欠陥 / 梁端溶接接合部 / 欠陥寸法 / 工場溶接形式 / 塑性変形能力 / フェーズドアレイ探傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，溶接欠陥が構造性能に与える影響を構造実験により把握した上で力学的に解明し，合理的な判定ルールに基づいた検査規準を構築することである。
2020年度の前半では，既往の実験資料を収集・整理し，欠陥の寸法因子と実験結果との関係をデータベース化するとともに，試験体をモデル化した有限要素数値解析（FEA）を行い，欠陥周辺の応力状態・歪状態を把握した。既往の実験結果およびFEAの結果に基づき，梁端溶接接合部を対象とした試験体の実験計画を立案し試験体を製作した。試験体は，梁にH-500×200×10×16（SN490B），柱に350×350×16(BCR295)を用い，梁と柱を通しダイアフラム形式で接合したT字形試験体である。
工場溶接形式を想定した外開先の溶接部の始終端に，鋼片を挿入することにより人工的な欠陥を設けた。実験因子は，溶接欠陥の寸法（欠陥高さh，欠陥長さL）である。①欠陥無し，②h=5mm，L=5mm，③h=10mm，L=5mm，④h=15mm，L=5mm，⑤h=19mm，L=5mm，⑥h=5mm，L=15mm，の6体の試験体を製作した。また，同時に溶接部の機械的性質を調べるために，溶接継手試験体も製作した。溶接はCO2ガスシールドアーク溶接（YGW11）により行い，積層方法は4層5パスである。溶接施工時には，電流，電圧，溶接速度およびパス間温度を計測した。
試験体の製作終了後，フェーズドアレイ探傷試験を行った。この試験記録は，構造実験終了時に実際に入っていた欠陥と比較することにより，フェーズドアレイ探傷の探傷精度を検証することに用いる。
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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
コロナ禍の中で研究活動を大幅に制限されたが， 2020年度中の目標であった試験体の製作は完了できた。2021年3月に納入された6体の試験体に対して2021年度の前半で構造実験を行い，溶接欠陥の寸法因子が梁の塑性変形能力に与える影響を把握する。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度の前半では，2020年度に製作した梁試験体の載荷実験を行うとともに，試験体に対応した3次元ソリッド要素を用いた有限要素数値解析を行い，欠陥先端の応力状態，歪状態およびクラック先端の開口変位（CTOD）等の破壊力学に基づく定量的な評価手法の確立を目指す。実験結果と解析結果を照らし合わせ，溶接欠陥の各因子が構造性能に与える影響を解明する。また，実験終了後に溶接部を切断し，実際に入っていた欠陥とフェーズドアレイ探傷の試験結果を照合し，フェーズドアレイ探傷の探傷精度を検証する。また，2021年度の後半に実施する予定の柱端溶接接合部を対象とした実験計画を立案する。
2021年度の後半では，柱端溶接部を対象とした片持ち柱形式の試験体を製作し，載荷実験を行う。柱の鋼種は冷間プレス成形角形鋼管（BCP325）とし，主な実験因子は，溶接欠陥の寸法および欠陥挿入位置とし，6体の試験体を製作する。溶接には，ロボット溶接を用いる。試験体の製作終了後，フェーズドアレイ探傷試験を行う。この試験記録は，構造実験終了時に実際に入っていた欠陥と比較することにより，フェーズドアレイ探傷の探傷精度を検証することに用いる。また，載荷実験と並行して試験体をモデル化した有限要素数値解析（FEA）を行い，欠陥周辺の応力状態・歪状態を把握する。さらに，2022年度に京都大学で実施する予定の大断面の梁端溶接部を対象とする載荷実験の計画を立案する。
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