2016 Fiscal Year Annual Research Report
Noble estimation procedure of fatigue crack growth under in-plane biaxial or superimposed stress conditions
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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, 工学研究院, 教授 (60274487)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
丹羽 敏男 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, 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 / 破壊力学 / 機械材料・材料力学 / 構造・機能材料 / 船舶工学 |
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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，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）複数周波数成分を有する応力変動履歴が作用する問題，について疲労亀裂成長履歴の高精度な推定手法の確立を目的としている．今年度の成果要旨は以下通りである．
ａ）平板に存在する半円形状（初期欠陥深さ・半幅：4mm・4mm，2mm・2mm）の表面亀裂に面内二軸繰返し負荷（位相差π）が作用する場合及び楕円形状（初期欠陥深さ・半幅：2mm・10mm）の表面亀裂に面内二軸繰返し負荷（位相差0）が作用する場合の三条件に関する疲労試験を実施し，亀裂形状成長履歴を測定した．この結果を過去に単軸載荷条件下で測定された亀裂形状成長履歴と比較し，研究代表者らが過去に提案した位相差を有する面内二軸繰返し載荷状態を等価な単軸載荷状態に変換する手法と単軸載荷条件下における表面亀裂形状変化推定式を用いることで，二軸面内載荷条件下における表面亀裂形状変化を予測できる可能性を確認した．次年度に初期亀裂形状や二軸位相差並びに繰返し応力振幅を変化させた試験を実施し，同手法の妥当性検証を進める予定である．次に面外ガセット付二軸載荷試験体を用いた疲労試験（二軸載荷が同位相および逆位相）に関する亀裂成長シミュレーションに関し，昨年度までの研究の問題点を精査し，溶接残留応力分布を熱弾塑性FE解析により詳細に与えることで，亀裂成長履歴の推定精度が改善することを確認した．
ｂ）現状の亀裂結合力モデルに基づく疲労亀裂伝播シミュレーションでは，載荷履歴中の圧縮載荷の程度が大きくなった場合に初期亀裂部分も閉口することが考慮できないため，この現象を表現できるようにシミュレーションプログラムの改良を行い，重畳応力履歴を含む過大な圧縮応力が作用する場合を含む疲労亀裂伝播試験結果との比較を行い，提案手法の妥当性を検証した．
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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
昨年度当初段階でやや遅れが生じていた表面亀裂の成長履歴測定実験において，初期欠陥寸法を大きくする試験片再加工を行って実験を再開したため，研究提案時に想定した複数載荷条件下でのデータを得ることができるまでスケジュールを回復した．
なお，数値シミュレーション関連の研究は予定通り進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度の実験条件に加えてより広範な載荷条件での疲労試験を行うとともに，実構造物における疲労強度評価を念頭に置いた面外ガセット溶接継手に対する疲労試験も実施予定である．
数値シミュレーション関連については順調に研究が進捗しており，今年度も計画通り研究を進める．
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