| 研究概要 |
大型溶接構造物中で成長する疲労き裂は,一般に応力集中場の多数点から表面き裂状で発生し,合体を繰り返して成長するという実に複雑な成長過程をたどるため,この成長を数値シミュレーションすることは困難である。そこで研究代表者らは,表面き裂をだ円形に近似し,そのアスペクト比(短軸長/長軸長)をパラメータとし,無き裂状態(き裂発生前)の応力分布と関連づけた形状変化則について検討してきた。
今年度の研究成果は以下の通りである。
(1)これまでに導出していた多点表面き裂段階における,これを仮想単独表面き裂に置き換えた時の形状変化則の妥当性は,角回し溶接止端部のようなき裂発生領域が比較的狭い場合に検討されたものであるが,船殻隔壁基底部のように広範囲のき裂発生領域(船幅方向に長い溶接ビードが存在)に対する適用性は検討されていない。そこで,これを模擬出来る試験片を作成して疲労試験・形状変化計測を行い,従来推定式の妥当性を検討した。その結果,従来式はき裂発生領域が広い場合には推定精度に問題があることを確認すると共に,推定式の拡張を行った。
(2)構造的応力集中部に存在する単一疲労表面き裂のき裂成長に伴う形状変化を測定し,構造適応力集中によりき裂幅方向に応力勾配が存在する場合でも,き裂成長に伴う形状変化はだ円で近似出来ることを確認した。また,応力拡大係数をパラメータとするき裂形状変化則が適用出来る可能性を確認した。(実験数が少ないため,定量的な確認は今後の課題と考えられる。)
(3)材料軟化影響を定量的に検討するため,下負荷面モデルにより記述される材料構成関係中の材料定数の取得を行い,同モデルを実装したFEM解析により,取得した定数の妥当性を確認した。
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