2021 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 芝浦工業大学, 建築学部, 准教授 (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。
2021年度の前半では，梁端溶接接合部を対象とした2シリーズの構造実験を実施した。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体の試験体で1シリーズを構成している。最初のシリーズでは，裏当て金の組立て溶接を梁フランジの内面に置き，2番目のシリーズでは，組立て溶接を開先内に置き，組立て溶接の存在が延性き裂の進展に及ぼす影響を検討した。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。
2シリーズの試験体ともに製作終了後，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。
2021年度の後半では，現場溶接形式を想定した内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試験体6体を製作した。実験因子は，既に行った外開先試験体と同じ溶接欠陥の寸法である。内開先試験体については，2022年度の前半に構造実験を実施する予定である。
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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， 2021年度中の目標であった外開先を対象とした2シリーズ合計12体の構造実験を実施できた。2022年3月に納入された内開先を対象とした6体の試験体に対して2022年度の前半で構造実験を行い，工場溶接形式および現場溶接形式における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 |
2022年度の前半では，2021年度に製作した内開先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，2022年度の後半に実施する予定の大型断面梁の梁端溶接部を対象とした実験計画を立案する。
2022年度の後半では，溶接欠陥の寸法効果を検討するために，梁にH-800×300×16×28（SN490B），柱に550×550×25(BCP295)を用いた大型断面のT字形試験体を製作し，載荷実験を行う。なお，載荷実験は，京都大学で実施する予定である。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・歪状態を把握し，寸法効果の影響を検討する。
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