溶接欠陥を有する接合部の脆性破壊の研究-鉄骨の品質管理への実用化を目指す

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10650581
• 研究機関: 熊本工業大学
• 研究代表者: 黒羽 啓明 熊本工業大学, 工学部, 教授 (30040372)
• キーワード: 溶接 / 脆性破壊 / CTOD / FAD / 品質管理 / 応力集中 / 塑性拘束 / 延性きれつ

研究概要

研究目的 兵庫県南部地震で数多く見られたような大きな塑性歪をうけてから生じる高応力脆性破壊の発生を、定量的に予測できるようにして、溶接構造物の品質管理基準を策定しようとしている。
本年度の研究成果 過去に実験した溶接欠陥を有する柱梁接合部について、非線形有限要素解析を行い、かつ最近発表されたCTOD(亀裂先端開口変位)設計曲線を利用して脆性破壊発生の可能性を照査したところ、実験結果を再現する結果が得られた。今後の主な研究課題は、欠陥による応力集中点の塑性拘束と限界CTODの関係、脆性破壊に先行する延性亀裂が脆性破壊の発生に及ぼす影響の2点であることが分かった。さらに、より単純な模型である溶接T継手の破壊実験を行い、FAD(破壊評価線図)の手法を用いて脆性破壊発生の可能性を照査した。なお、このT継手には、溶接止端部に疲労亀裂を挿入することにより、意図的に欠陥を持たせた。これについても実験結果を再現する結果が得られた。また、上述の柱梁接合部の解析と同様の今後の研究課題があることが分かった。CTOD設計曲線およびFADは、本来実務設計に応用するために開発されたものであるが、非線形有限要素解析と組み合わせることにより、脆性破壊の危険度を予測する有力な手法であり、品質管理基準の設定に応用できることが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 東 康二: "Brittle Fracture of Welded T-joint in Reversed Loading" Proc.8th Int.Offshore and Polar Engineering Conf.Montreal,Canada. vo1,IV. 33-38 (1998)
• [文献書誌] 岩下 勉: "溶接止端部に疲労亀裂を有するT継手の破壊に関する研究-異なる載荷方法による検討" 日本建築学会九州支部研究報告. 38号. 485-488 (1999)
• [文献書誌] 東 康二: "溶接欠陥を有する柱梁接合部の破壊に関する研究(その4)" 日本建築学会大会学術講演梗概集(九州). III. 425-426 (1998)
• [文献書誌] 東 康二: "Cyclic Testing to Fracture of Beam-to-Column Connections with Weld Defects" Proc.Int.Conf.on Welded Constructions in Seismic Areas,Maui,USA. 175-183 (1998)
• [文献書誌] "Fracture from Fatigue Cracks Installed at Weld Toes of Plate to Plate T-Joints" Proc.9th Int.Offshore and Polar Engineering Conf.,Brest,France. vo1.IV. (1999)