| 研究課題/領域番号 |
16K06595
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| 研究機関 | 崇城大学 |
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研究代表者 |
東 康二 崇城大学, 工学部, 教授 (80320414)
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| 研究分担者 |
岩下 勉 有明工業高等専門学校, 創造工学科, 准教授 (10332090)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 脆性破壊 / 延性き裂 / 溶接欠陥 / 破壊靱性 / 塑性拘束 / 機械切欠き / 有限要素解析 / 破壊評価 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の最終目的は，溶接接合部における脆性破壊を予測するための欠陥の評価基準の策定である．これまで，柱梁接合部を単純化した試験体を用いて，欠陥から進展した延性き裂を起因とする脆性破壊の再現実験を行うと共に，Toughness Scaling Model（TSM）の手法を応用して，脆性破壊の予測を試みてきた．その結果，先端が鋭敏なき裂に対しては，的確に予測できるが，先端が鈍化したき裂に対しては，評価がばらつくことが明らかとなっていた．そこで，本年度も溶接止端部に切欠きを挿入した試験体を用いて繰返し載荷実験を行った．切欠き形状・深さをパラメータとして6体製作した．事前に使用材料の溶接部のシャルピー衝撃試験を実施し靭性を確認すると共に，実験温度を材料の遷移温度近傍に決定した．
実験の結果，切欠き先端が鈍化した場合でも全ての試験体で脆性破壊が生じ，切欠き寸法と変形能力の相関，およびき裂の鋭敏性，破壊駆動力と延性き裂進展量との相関が確認でき，き裂先端の塑性拘束を考慮した破壊予測手法の検証を行った．またFE解析から各試験体の応力三軸度を算出し，昨年度の結果と比較することで，塑性拘束との相関を確認した．
上記の破壊予測を適用したところ，前回までの実験結果と異なり，今回の破壊荷重の予測値は実験値を正確に捉えていたことから，その相違点を特定し，破壊予測に反映するため，今後，破断面のミクロ組織の観察などによる詳細な検討を要する．
なお申請時はWeibull応力を用いるためのパラメータの特定を主目標として破壊靭性試験を実施する予定であったが，先の熊本地震により製作を依頼していた工場が被災したため，試験片の製作が困難であると判断し，急遽，本試験体の製作に切り換え，鈍化したき裂先端から延性亀裂の進展と脆性破壊の再現実験を実施した．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
申請時はWeibull応力を用いるためのパラメータの特定を主目標として破壊靭性試験を実施する予定であったが，先の熊本地震により製作を依頼していた工場が被災し予め準備していた製作治具が使用不能となった．試験片の製作が遅延することが明らかとなったため，急遽，本試験体の製作に切り換え，鈍化したき裂先端からの延性亀裂の進展と脆性破壊の再現実験を実施したが，計画していた靭性試験結果に基づく予測手法の検証が実施出来ていないため，上記の区分とした．
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| 今後の研究の推進方策 |
当初の計画に戻りWeibull応力を用いるためのパラメータの特定を主目標として破壊靭性試験（三点曲げ試験）を実施する．これにより材料の形状パラメータを特定した後，材料試験とFE解析から得られた延性き裂発生点およびJc値の妥当性を検証する．既に実施したモデル化試験体の破壊予測を行い，その実験結果に基づき予測精度を検証する．
また，挿入したき裂先端の鋭敏性をパラメータとした場合，その全てについての材料定数を期間内で求めることは不可能であるため，過年度の機械切欠きをもつ試験体の切欠き形状について再調査を行い，き裂先端の鋭敏性に関するパラメータの補間に供することとする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
衝撃試験片の製作においてその費用に端数が生じた為．
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| 次年度使用額の使用計画 |
破壊靱性試験片（3点曲げ試験片）の製作費に補填する．
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