高応力を受ける極厚部材の破壊様式に関する研究

• 研究課題/領域番号: 07650680
• 研究種目: 一般研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 福山大学
• 研究代表者: 中山 昭夫 福山大学, 工学部, 教授 (70026235)
• 研究分担者: 桑田 裕次 福山大学, 工学部, 助手 (60161808)
• 研究期間 (年度): 1995
• 研究課題ステータス: 完了 (1995年度)
• 配分額: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円); 1995年度: 2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
• キーワード: 脆性破壊 / 破壊様式 / CTOD試験 / 破壊靭性 / 平面ひずみ / 横収縮率 / 極厚鋼材

研究概要

この研究では前報告にひきつづき、CTOD試験により極厚鋼材の破壊靭性値を明らかにする目的で以前使用した40キロおよび50キロ級の鋼材に加えて、30キロ級の鋼材を用いて同様の実験を行い、極厚鋼材に関する破壊靭性値についてその基礎となるデータを蓄積して、極厚鋼材の脆性破壊防止のためのクライテリオンを確立していくことを本研究の目的としている。今回使用した鋼材はSS330の低降伏点鋼であり、降伏点が25キロ、引張強度が37キロ、伸びが40%程度で降伏比70%というかなり変形能力の大きな鋼材である。実験は前報告と同様にCTOD試験の板厚と板幅の比B/Wをパラメータとして0.5〜5まで変えていき、横収縮率と破壊様式の関係を調べた。その結果、40キロ、50キロ級の鋼材とはかなり違った結果が出てきている。すなわち、この鋼種ではB/Wが3では-20℃でも脆性破壊は生じなくて、B/Wが5程度になって始めて破壊様式が変わってくる。横収縮率で観察している平面ひずみ状態も同様の傾向を示す。低降伏点の鋼種では非常に変形能力が優れているため-20℃近くの低温になっても脆性的に壊れることはあまりないという結論が得られる。この点が降伏点の低い鋼材の特色であろう。ただし、-20℃ではB/Wの値が5程度になると脆性破壊が生じ、-50℃ではほとんど脆性的に破壊していまうという結果が得られた。すなわち、降伏点が低く、降伏比の大きな鋼材は変形能力に富み、クラック等の存在のもとでも、0℃程度の通常の環境であれば亀裂が急激に進展する恐れはあまりないものと判断してもよいであろう。