| 研究概要 |
本研究では,ミクロ的な側面からもマクロ的な側面からも工学的に使い易く,高品質溶接(レーザー,TIG,電子ビームなど)時の温度変化や応力・歪分布などを精度良く推定することの出来る,熱伝導応力解析手法の確立を目指している。本年度研究では,解析手法確立までのプロセスを出来るだけ簡略化し,汎用性の高い解析手法を開発するために,第1段階として,汎用の有限要素法解析コードを用いた。概略以下の結果を得ることが出来た。
<1.3次元熱伝導解析手法の検討>これまで一般に行われてきた温度を与える方法での2次元熱伝導解析手法では,キーホールタイプのレーザ・電子ビーム溶接には対応できない。さらに微細な高温割れを詳細に検討するためには,詳細な3次元解析を行う必要がある。そこで,熱量を直接投与する方法を用いて,熱源の形状を工夫して各々の溶接方法に対応したものとすることにより,非常に精度の高い3次元熱伝導解析手法を提案することが出来た。
<2.3次元熱弾塑性応力解析手法の検討>これまでの溶接部の応力解析では,その非線形性の強さから,解析時間・容量などの問題から,2次元あるいは非常に粗いモデルを用いた解析に限定されてきた。また,検討対象も,ある程度温度の低い低温割れや残留応力に限られてきた。本研究では,溶融~凝固付近の非常に高温域での材料定数や,溶融温度以上での液体金属の取り扱いを工夫することで,高温割れで問題となる溶融部極近傍のHAZでの歪を詳細に精度良く把握することが出来るようになった。
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