溶接構造体に対する疲労寿命予測システムの確立

• 研究課題/領域番号: 26289332
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 船舶海洋工学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 堤 成一郎 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70344702)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2016年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円); 2015年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
• キーワード: 疲労亀裂 / 弾塑性 / 溶接構造 / 繰返し軟化 / 繰返し硬化 / 疲労 / き裂発生 / き裂伝播 / シミュレーション / 塑性 / き裂 / 寿命 / 継手 / 溶接 / 残留応力

研究成果の概要

本研究では溶接構造物の溶接止端部における局所的な繰返し弾塑性挙動を明らかにし、それらの結果を用いて疲労き裂発生寿命を評価するシステムの開発を行った。まず熱弾塑性解析を実施することにより残留応力を導入し、その結果を反映した繰返し弾塑性解析により得られた結果を用いて疲労き裂発生寿命の評価を可能とした。さらにK値を用いた疲労き裂伝播寿命評価を行うことにより、全寿命を評価可能とした。2種類のビード形状を有する溶接十字継手を解析対象とし、ビード形状に加え、先行荷重および繰返し荷重の大きさの残留応力緩和挙動および疲労寿命への影響を評価可能なシステムを整備させた。

研究成果

• [雑誌論文] 疲労き裂発生伝播寿命に対する溶接ビード形状の影響に関する解析的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堤 成一郎, 森田 花清, Fincato Riccardo
  • 雑誌名: 構造工学論文集 巻: 63A(2) ページ: 609-618
  • NAID: 130007395217
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Elongated-bead weld method for improvement of fatigue properties in welded joints of ship hull structures using low transformation temperature welding materials (2017)
  • 著者名/発表者名: C. Shiga H. Murakawa K. Hiraoka N. Osawa H. Yajima T. Tanino S. Tsutsumi T. Fukui H. Sawato K. Kamita T. Matsuzaki T. Sugimura T. Asoda K. Hirota
  • 雑誌名: Welding in the World 巻: 61(4) 号: 4 ページ: 769-788
  • DOI: 10.1007/s40194-017-0439-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] 疲労強度向上を目的としたレーザーピーニング技術に関する数値解析的検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 堤 成一郎, 植田 一史, 佐野 智一, 崎野 良比呂
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2 巻: 73(2)
  • NAID: 130005311867
  • 査読あり
• [雑誌論文] 非比例高サイクル疲労下の繰返し硬軟化挙動に対する接線塑性構成式の拡張 (2017)
  • 著者名/発表者名: 籾井 秀斗, 堤 成一郎, Riccardo Fincato
  • 雑誌名: 土木学会論文集A2 巻: 73(2)
  • NAID: 130005311869
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fatigue life assessment of a non-load carrying fillet joint considering the effects of a cyclic plasticity and weld bead shape (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Tsutsumi, Kasumi Morita, Riccardo Fincato, Hideto Momii
  • 雑誌名: Fracture and Structural Integrity 巻: 38 ページ: 240-250
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical modelling of ductile damage mechanics coupled with an unconventional plasticity model (2016)
  • 著者名/発表者名: Riccardo Fincato, Seiichiro Tsutsumi
  • 雑誌名: Fracture and Structural Integrity 巻: 38 ページ: 231-236
  • 査読あり
• [雑誌論文] ハンマーピーニング処理による残留応力の解析的検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松本 理佐 石川 敏之 堤 成一郎 河野 広隆 山田 健太郎
  • 雑誌名: 構造工学論文集 巻: 62A ページ: 685-692
  • NAID: 130005608026
  • 査読あり
• [雑誌論文] 水平2軸漸増繰返し負荷を受ける薄肉円形断面鋼製橋脚の弾塑性挙動に対する接線塑性の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堤 成一郎 籾井 秀斗 Fincato Riccardo
  • 雑誌名: 構造工学論文集 巻: 62A ページ: 72-83
  • NAID: 130005608030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Prediction of residual stresses induced by low transformation temperature weld wires and its validation using the contour method (2015)
  • 著者名/発表者名: Ramy Gadallah Seiichiro Tsutsumi Kazuo Hiraoka Hidekazu Murakawa
  • 雑誌名: Marine Structures 巻: 44 ページ: 232-253
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cohesive Crack Model to Reflect Local Chemical Action at Grain and Its Boundaries in Polycrystalline Metals (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuichi Shintaku Mayu Muramatsu Shinsuke Takase Seiichiro Tsutsumi Kenjiro Terada
  • 雑誌名: Quarterly J. Japan Welding Soc. 巻: 33,2
  • NAID: 130005098198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tangential Plasticity Effect on Buckling Behavior of a Thin Wall Pier under Cyclic Loading Condition (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Tsutsumi Hideto Momii Riccardo Fincato
  • 雑誌名: Quarterly J. Japan Welding Soc. 巻: 33,2
  • NAID: 130005098203
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Crystal Plasticity FE Analysis Considering Mechanically Induced Martensitic Phase Transformation (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Tsutsumi Riccardo Fincato Kazushi Ueda Kenjiro Terada
  • 雑誌名: Quarterly J. Japan Welding Soc. 巻: 33,2
  • NAID: 130005098213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclically Triggered Instability and Yield-vertex Effect on a Welded Plate Investigated by means of the Extended Subloading Surface Model with Tangential Plasticity (2015)
  • 著者名/発表者名: Riccardo Fincato Seiichiro Tsutsumi
  • 雑誌名: Quarterly J. Japan Welding Soc. 巻: 33,2
  • NAID: 130005098209
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Stress Increase Due to Mechanically Induced Phase Transformation Predicted by a Crystal FE Analysis (2015)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Tsutsumi Riccardo Fincato Kenjiro Terada T. Ishida
  • 雑誌名: Materials Today: Proceedings 巻: 2,3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Measurement of Welding Residual Stress in Thin and Thick Plate Using Contour Method (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Miyazaki H. Huang S. Tsutsumi N. Ma J. Wang L. Li H. Murakawa
  • 雑誌名: Proceedings of The 6th International Conference on Welding Science and Engineering (WSE2015) 巻: - ページ: 24-27
• [雑誌論文] Investigation on practical application of low transformation temperature welding materials to ship hull structure made of high tensile strength steel plates for fatigue life improvement (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Shiga H. Murakawa H. Hiraoka N. Osawa H. Yajima T. Tanino S. Tsutsumi T. Fukui H. Sawano K. Kamita T. Matsuzaki T. Sugimura T. Asoda K. Hirota
  • 雑誌名: Proceedings of IIW International Conference 巻: IIW-2015-0702
• [雑誌論文] 損傷変数を導入した結合力モデルによる多結晶金属の疲労き裂進展解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新宅勇一， 村松眞由，堤成一郎， 寺田賢二郎，京谷孝史，加藤準治，森口周二
  • 雑誌名: 日本計算工学会論文集 巻: 20140014
  • NAID: 130004693970
  • 査読あり
• [雑誌論文] Return mapping considerations for tangential inelastic effect on the subloading surface model (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Tsutsumi, Riccardo Fincato
  • 雑誌名: Recent Advances in Structural Integrity Analysis, Proceedings of the International Congress (APCF/SIF-2014) 巻: 1 ページ: 250-254
• [雑誌論文] 応力集中部からの疲労き裂発生伝播挙動に関する数値解析的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤成一郎，矢嶋泰基，森田花清，Fincato Riccardo，籾井秀斗
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2014講演論文集 巻: 1
• [雑誌論文] 過大引張および圧縮応力が溶接始端部の残留応力緩和挙動へ与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 堤 成一郎， 森田 花清， フィンカト リカルド， 矢嶋 泰基， 籾井 秀斗
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2014講演論文集 巻: 1
• [雑誌論文] 化学的作用を考慮した多結晶体内のき裂進展解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 新宅 勇一， 寺田 賢二郎， 加藤 準治， 京谷 孝志， 森口 周二， 高瀬 慎介， 堤 成一郎
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: 1
• [学会発表] Numerical model of ductile damage using the subloading surface model (2016)
  • 著者名/発表者名: Riccardo Fincato, Seiichiro Tsutsumi
  • 学会等名: roceedings of 10th International Conference on Trends in Welding Research & 9th International Welding Symposium of Japan Welding Society (9WS)
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2016-10-11
  • 国際学会
• [学会発表] Relaxation Behavior of Peening Induced Residual Stresses Predicted by an Elastoplasticity Model with Cyclic Hardening and Softening Effects (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI, Kazushi UEDA, Riccardo FINCATO
  • 学会等名: 69th IIW Annual Assembly and International Conference 2016
  • 発表場所: AUSTRALIA
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Ductile Damage Accumulation under Cyclic Loading Evaluated by the Extended Subloading Surface (2016)
  • 著者名/発表者名: Riccardo Fincato, Seiichiro Tsutsumi
  • 学会等名: Proceedings of the 26th International Offshore and Polar Engineering Conference
  • 発表場所: Rhodos
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] Numerical Study of Relaxation Behavior of Hammer Peening Induced Residual Stresses (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro Tsutsumi, Kazushi Ueda, Riccardo Fincato
  • 学会等名: Proceedings of the 26th International Offshore and Polar Engineering Conference
  • 発表場所: Rhodos
  • 年月日: 2016-06-26
  • 国際学会
• [学会発表] A Crystal Plasticity FE Analysis Considering Mechanically Induced Martensitic Phase Transformation (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI, Riccardo FINCATO, Kazushi UEDA, Kenjiro TERADA
  • 学会等名: Visual-JW 2014
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
• [学会発表] Comparison of Welding Deformation and Residual Stresses at Jig Constraint Condition and Non-Constraint Condition (2014)
  • 著者名/発表者名: Hui HUANG, Ninshu MA, Seiichiro TSUTSUMI, Hidekazu MURAKAWA
  • 学会等名: Visual-JW 2014
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
• [学会発表] Effect of Weld Toe Shapes on Welding Residual Stress Relaxation under Cyclic Loading Condition (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI, Riccardo FINCATO, Kasumi MORITA, Daiki YAJIMA, Hideto Momii
  • 学会等名: Visual-JW 2014
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28
• [学会発表] Fatigue Crack Initiation and Propagation Life Prediction of a Non-load Carrying Fillet Joint (2014)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI, Riccardo FINCATO, Daiki YAJIMA, Kasumi MORITA, Hideto MOMII
  • 学会等名: Visual-JW 2014
  • 発表場所: Hotel Hankyu Expo Park, Osaka
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-28