| Project/Area Number |
24K01095
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 24020:Marine engineering-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
大沢 直樹 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (90252585)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
麻 寧緒 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (10263328)
武内 崇晃 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (80899980)
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| Project Period (FY) |
2024-04-01 – 2027-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000)
Fiscal Year 2026: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2024: ¥14,040,000 (Direct Cost: ¥10,800,000、Indirect Cost: ¥3,240,000)
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| Keywords | 高周波ピーニング / 疲労試験 / 残留応力 / 熱弾塑性解析 / 動的陽解法 / 影響係数 / 混合モード応力拡大係数 / HFMI / 溶接 / 疲労 / 海洋波ランダム荷重 |
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| Outline of Research at the Start |
局所等価応力に基づく変動荷重下のHFMI継手き裂発生寿命推定法と，数値影響係数法に基づくHFMI継手き裂伝播解析法を開発し，実船の変動荷重履歴を模擬した疲労試験で有効性を検証して，改善効果安定性の定量的評価を可能にする．さらにHFMIの施工時期，荷重条件を変化させて疲労寿命を比較し，船舶海洋構造物の疲労設計でHFMI改善効果の安定性を評価するための技術資料を整備する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
面外ガセット継手試験体に対して，溶接熱弾塑性解析およびHFMI動的陽解法弾塑性解析を行うために，母材および溶接材料の材料特性を決定した．疲労試験機の制約から試験体長さを330mmとし板厚16mm・幅100mmの主板と板厚9mmのガセット板を採用した．2パス隅肉溶接条件に基づく熱サイクルおよび溶込み形状は実測と良好に一致し，弾性座屈が生じる場合に|HSS|/σY>0.7を満足することも確認された．XRDによるRS（残留応力）測定でリン酸処理の有効性が示された．溶接まま(AW)試験体止端近傍RSの計算結果は測定結果とよく一致した．
2024年7月にアナログ制御装置の焼損事故が発生し，定荷重振幅(CA)疲労試験とデジタル回路設計に4か月の中断が生じたが，2025年1月より試験を再開しAW試験体のCA-SN線図を取得した．2×10⁶回時間強度は約90MPaで既往研究と整合しており，疲労寿命のばらつきは小さかった．焼損事故の影響で，アナログ制御装置の更新は2024年度中に完了できなかった．
HFMI処理はポータブルエア式ニードルピーニング(PPP)装置により実施し，印象材で型取りしたグルーブ形状を3次元レーザプロファイラで，RSをXRD法で計測した．止端近傍では強い圧縮RS（-400～-300MPa）が確認された．HFMI処理部の不均一な多軸RS場における混合モード応力拡大係数(MM-SIF)を評価するため，HFMIグルーブ内表面き裂のICDB（影響係数データベース）を構築した．ICDBの精度は，通常の方法で計算した外力負荷時のMM-SIFと，外力作用時のき裂面接触力(CFT)分布とICDBから計算したMM-SIFを比較して検証した．T継手を対象とした試解析では，HFMI継手でKIがき裂全体で負となり，き裂進展が抑制されるとの結果が得られた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2024年7月に実施した既存アナログ制御装置の現状確認作業において，ヒートシンク老朽化による回路焼損事故が発生し，CA疲労試験とデジタル回路設計に約4ヶ月間の中断が生じた．2025年度末にデジタル回路の設計が終わったが，物品手配に時間を要し装置更新の完了が2025年5月に遅延している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2025年5月に疲労試験機のアナログ制御装置をデジタル制御装置に更新し，変動振幅疲労試験の実施を可能にする．面外ガセット継手HFMI処理および変動振幅荷重下の局所弾塑性応力サイクルの数値シミュレーションを実施し，MIL-HDBK5D等価応力SN範囲を確認するとともに，荷重履歴と等価応力範囲の関連性を数値的に明らかにする．その結果に基づいて変動振幅疲労試験を実施して，MIL-HDBK5D等価応力の変動荷重下での有効性を検証する．
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