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冷間成形角形鋼管の柱はり接合部での破断を防止するためには、接合部に近接する柱のひずみ履歴、応力履歴を正しく把握する必要がある。この箇所のひずみにはダイヤフラムの拘束効果や、局部座屈の発生と進展が影響することが考えられる。このひずみの把握のためには、接合部を有する柱の繰返し曲げ試験が必要で、昨年度までは、研究の第一段階として、溶接組み立て後に焼準した試験体を用いて、接合部近傍のひずみ履歴を計測した。焼準は、断面内の機械的性質を均一にするためのものである。
本年度は、昨年度までの成果を踏まえ、アズロール材を対象に繰返し曲げ試験を行い、荷重-変位曲線、ひずみ履歴などを計測した。実験変数は幅厚比である。ひずみは単軸と三軸の塑性ゲージを繰返し貼付して計測した。ひずみ分布にはダイヤフラムの拘束効果が観察され、局部座屈の発生以降、ひずみ分布に変調が見られた。アズロール材では、断面内の機械的性質が均一でないことから、ひずみ履歴から応力履歴を算出することは、残念ながら現時点で未完である。
一方で、焼準材を対象に、完全弾塑性体の仮定とロイスの方程式に従い、局部座屈が生じないものとして、有限要素法による解析を試みた。分析の結果、ダイヤフラムの拘束効果が無視できないことが確認でき、また、鋼管表面より三軸応力度は断面内部で大きいことが確認できた。
なお、過去に行った柱の曲げ試験結果を対象に、鋼管の表面で計測したひずみ履歴から応力履歴を算出した。この鋼管表面での応力履歴の特性は、一部で有限要素法での解析結果と異なるものの、大略において一致するものと認識した。
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