| 研究課題/領域番号 |
23K26185
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01491 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22020:構造工学および地震工学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
舘石 和雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (80227107)
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| 研究分担者 |
清水 優 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (30735006)
判治 剛 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (80452209)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
2025年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2024年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
2023年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | 疲労き裂 / ルート / ノッチ応力 / 疲労強度向上法 / き裂検知 / 疲労 / ルートき裂 / 面外曲げ / 疲労設計 / 非破壊検査 / 溶接継手 / 疲労強度評価法 / 溶接 / き裂 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，すみ肉溶接継手のルートから発生する疲労き裂を対象に，その疲労寿命推定手法を確立することを目的とする．寿命推定に用いる応力として，ルートに仮想的に設けたノッチに生じる応力を用いることを検討する．実際のルート形状の観察結果をもとに，様々な継手形状や載荷条件にも適用でき，かつ高精度に疲労寿命を推定できるようなノッチ形状を見出す．さらに，溶接継手表面で測定できる応力からノッチ応力を推定するための手法を構築する．これにより，既設橋の溶接継手において，溶接部周辺で計測した応力からノッチ応力，ひいては疲労寿命を推定することができるようにする．
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| 研究実績の概要 |
本研究は，すみ肉溶接継手のルートから発生する疲労き裂を対象に，その疲労寿命推定手法を確立することを目的としている．そのために，疲労寿命推定に適するルート部応力の求め方を探り，実際に疲労寿命予測を行って，実験結果と比較する作業を行った．
具体的には，ルート部に0.2mmの円弧を設け，そこに生じる最大主応力で疲労寿命を予測することを試みた．また，さまざまな疲労強度向上法を適用した際に，ルートの応力がどの程度低減するかを検討した．現在までに取り上げたルートき裂は3つあり，いずれも鋼橋で発生が多く報告されているものである．1つは鋼床版のデッキプレートとUリブの溶接部に生じる疲労き裂であり，これに対してUリブの内側から溶接を施したり，支え材を挿入することによる疲労強度向上効果を明らかにした．2つ目はソールプレート溶接部のルートき裂であり，新たに開発したタップボルト工法による疲労強度向上効果を明らかにした．3つ目は垂直補剛材上端部に生じるルートき裂であり，IH処理による残留応力低減を通じて，どの程度の疲労強度向上が期待できるかを明らかにした．また，ルートき裂は溶接内部から発生，進展するため，疲労き裂の発生寿命を実験的に定めることが容易ではなく，これが試験結果のばらつきにつながっている．そこで，溶接内部におけるき裂の発生をできるだけ早期に検知する手法として，AE法によるき裂検知技術についても検討した．限られた条件下ではあるものの，AE法によって疲労き裂検知が可能であることが明らかとなった．
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
応力ベースの疲労寿命評価法については，様々な実験・解析結果の突合せにより，提案するノッチ応力で疲労寿命が概ね評価できることが明らかになった．しかし，そのばらつきは比較的大きく，必ずしも研究当初に思い描いていた精度には達していない．もう一歩，精度向上を目指す必要がある．また，未溶着部の変位基準の疲労寿命評価の高精度化にも取り組んでおり，成果は出つつある．しかし，より広範なき裂に対象を広げた検討が必要であり，こちらの進捗がやや想定より遅れている．
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| 今後の研究の推進方策 |
ノッチ応力や開口変位に着目した疲労寿命評価法について，疲労試験を追加することにより，現在考えている疲労寿命評価法の適用性の確認を行う．特に，疲労強度向上法を適用した継手に対して疲労試験を行うことにより，本手法によって疲労強度向上効果が予測できるかを検討する．このような検討はこれまでにも実施しているが，対象とする継手を増やし，本手法の適用性を確固なものとする．また，ノッチ応力を計測可能な周辺の応力場から推定する手法についても検討を行う．さらに，ルートき裂の早期検知のためのAE法の適用性についても引き続き検討を行っていく．
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