2014 Fiscal Year Annual Research Report
二軸及び重畳応力変動載荷条件下における疲労亀裂の高精度な成長履歴推定
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26249136
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
後藤 浩二 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60274487)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丹羽 敏男 独立行政法人海上技術安全研究所, その他部局等, 研究員 (10208267)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 疲労 / 構造・材料力学 / 重畳応力履歴 / 二軸載荷疲労 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船舶や海洋構造物に代表される大型溶接構造物が稼働中に受ける載荷状態により近い，ａ）二軸方向に載荷され，かつ各載荷成分が位相差を有する問題，ｂ）波浪外力変動に弾性振動が重畳する事例に代表される，複数周波数成分を有する応力変動履歴が作用する問題，ｃ）上記ａ）ｂ）が混在する問題，における疲労亀裂成長履歴を，研究代表者らがこれまでに構築した破壊力学的手法を発展的に適用することで，高精度に推定する手法の確立を目的として，今年度は以下の項目について実施した．
ａ）二軸載荷条件下での疲労亀裂成長評価手法については，まず，異なる載荷軸方向に重畳応力履歴載荷を実現するための実験装置の構築を試みたが，現有装置では限定された周波数条件下で一定重畳応力変動を載荷することのみが可能であることが判明した．次に，二軸載荷を受ける面外ガセット継手試験体の疲労亀裂伝播解析手法の改善に供するため，同試験体に対する残留応力分布をＸ線回折法により測定し，疲労亀裂発生領域の残留応力分布の性状を確認した．
ｂ）重畳応力条件下における疲労亀裂成長評価手法については，載荷履歴中に平均応力が変動する条件下における疲労亀裂伝播試験を実施するとともに，この条件下における亀裂成長履歴を推定するための数値シミュレーションを構築し，数値解析結果を伝播試験結果と比較することでシミュレーション手法の妥当性を検証した．また，「初期亀裂無し，応力集中場有り」の試験片を作成し，これを用いた疲労試験を実施して疲労亀裂発生挙動の観察を行うとともに，疲労亀裂発生から伝播を連続して評価できる数値シミュレーション手法について検証を実施したが，実験数を十分に確保できなかったこともあり既存手法の妥当性の判断並びに改善項目の抽出には至らなかった．
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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
研究計画時に想定していた進捗状況で研究遂行できている．
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画段階で二軸載荷重畳応力条件下での疲労亀裂伝播試験を計画していたが，平成26年度の研究において，現在の研究予算でこの載荷を実現できる試験システムを構築すると他の研究項目の実施が困難となることが確認された．
また，重畳応力履歴下における疲労強度評価に関して，重畳応力状態が間欠的に出現する問題や重畳応力条件下における疲労亀裂発生挙動に関する問題に優先的に取り組むほうが，当該研究に対する関連産業界からのニーズにより対応できることが確認された．
以上の状況を考慮し，計画段階で予定していた二軸重畳問題に関する研究は見送り，二軸載荷を受ける表面亀裂問題（母材及び溶接継手），重畳応力履歴が間欠的に出現する問題，並びに重畳応力条件下での疲労亀裂発生挙動評価に焦点を絞って研究を遂行する．
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