メゾ・マクロ繰返し弾塑性挙動を考慮したハイブリッド疲労寿命評価

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H03489
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 堤 成一郎 大阪大学, 接合科学研究所, 准教授 (70344702)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 疲労 / 損傷 / 亀裂発生 / 亀裂伝播 / 塑性変形 / 弾塑性 / 溶接

研究実績の概要

本研究では、疲労き裂の発生から伝播までの一連のメカニズムを解明し、溶接熱影響部を含む溶接構造体の疲労き裂発生から伝播までの寿命を定量的に評価可能なシステムの確立を目指して研究を実施した。当該年度は、特に延性破壊を含む低サイクル疲労時の繰返し硬化挙動を再現可能な「繰返し弾塑性構成式」の精緻化を進めた。加えて、結晶すべりに加えてオーステナイト相からマルテンサイト相への加工誘起変態挙動の再現を目的とした「結晶塑性モデル」の汎用性拡大を行い、非線形変形挙動のシミュレーションツールとして完成度を高めた。
延性破壊を含む極低サイクル疲労に関する検討では、スカラー損傷変数に対する応力三軸度やLode角と言った応力状態の影響に関して、モール・クーロン破壊基準を考慮した。実験的検討においては、低サイクル疲労寿命に与える応力三軸度やLode角の影響に関して明らかにした。また、DIC計測された変形挙動を予測可能な数値モデルも完成させ、実験結果との比較により、その予測精度の高さを示した。
以上により、溶接継手などの具体的境界値問題の解析により、疲労き裂発生に至るまでに応力状態に依存して生じる局所的な変形挙動を明らかにし、溶接熱影響部を含む構造体の疲労き裂発生寿命を定量的に評価可能なシステムを完成させた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Incorporating domain knowledge into reinforcement learning to expedite welding sequence optimization (2020)
  • 著者名/発表者名: Romero-Hdz Jesus、Saha Baidya Nath、Tstutsumi Seiichiro、Fincato Riccardo
  • 雑誌名: Engineering Applications of Artificial Intelligence 巻: 91 ページ: 103612～103612
  • DOI: 10.1016/j.engappai.2020.103612
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Accurate evaluation of fracture parameters for a surface-cracked tubular T-joint taking welding residual stress into account (2020)
  • 著者名/発表者名: Gadallah Ramy、Tsutsumi Seiichiro、Tanaka Satoyuki、Osawa Naoki
  • 雑誌名: Marine Structures 巻: 71 ページ: 102733～102733
  • DOI: 10.1016/j.marstruc.2020.102733
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D crystal plasticity analyses on the role of hard/soft inclusions in the local slip formation (2020)
  • 著者名/発表者名: Fincato Riccardo、Tsutsumi Seiichiro、Sakai Tatsuo、Terada Kenjiro
  • 雑誌名: International Journal of Fatigue 巻: 134 ページ: 105518～105518
  • DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105518
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低変態温度溶接材料を用いた伸長ビード溶接による疲労寿命延伸効果に関する一考察 (2020)
  • 著者名/発表者名: 松崎 拓也, 村川 英一, 麻 寧緒, 堤 成一郎, 平岡 和雄, 大沢 直樹, 岡田 公一, 谷野 忠一, 志賀 千晃, 矢島 浩
  • 雑誌名: 圧力技術 巻: 40 ページ: 185-195
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parametric Formulae for Elastic Stress Concentration Factor at the Weld Toe of Distorted Butt-Welded Joints (2020)
  • 著者名/発表者名: Luo Yuxiao、Ma Renle、Tsutsumi Seiichiro
  • 雑誌名: Materials 巻: 13 ページ: 169～169
  • DOI: http://doi.org/10.3390/ma13010169
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] EFFECT OF LOCAL MATERIALS AND GEOMETRIES OF WELD JOINT ROOT ON FATIGUE CRACK INITIATION AND PROPAGATION LIFE (2019)
  • 著者名/発表者名: TSUTSUMI Seiichiro、SHIBATA Homare、FINCATO Riccardo
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM)) 巻: 75 ページ: I_467～I_476
  • DOI: 10.2208/jscejam.75.2_I_467
  • 査読あり
• [雑誌論文] FATIGUE CRACK INITIAITON AND PROPAGATION LIFE OF STEELS PREDICTED BY LOCAL ELASTOPLASTICITY RESPONCE (2019)
  • 著者名/発表者名: TSUTSUMI Seiichiro、NAGAHAMA Hirokazu、FINCATO Riccardo
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM)) 巻: 75 ページ: I_445～I_453
  • DOI: http://doi.org/10.2208/jscejam.75.2_I_445
  • 査読あり
• [雑誌論文] 樹脂充填によるソールプレートの溶接ルート部の疲労強度向上効果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 玉利 仁, 石川 敏之, 廣畑 幹人, 堤 成一郎
  • 雑誌名: 鋼構造年次論文報告集 巻: 27 ページ: 749-758
  • 査読あり
• [雑誌論文] EXPERIMENTAL STUDY ON DEFORMATION CAPACITY OF FIELD WELDING BEAM TO COLUMN JOINT WITH DIFFERENT BEAM END DETAILS (2019)
  • 著者名/発表者名: NAKAGOMI Tadao、KANEKO Hirofumi、TSUTSUMI Seiichiro、HORIBA Ryosuke、KASUGA Tomoya
  • 雑誌名: QUARTERLY JOURNAL OF THE JAPAN WELDING SOCIETY 巻: 37 ページ: 162～172
  • DOI: http://doi.org/10.2207/qjjws.37.162
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Analysis of Shot Peening with Incident Angle (2019)
  • 著者名/発表者名: OHTA Takahiro、TSUTSUMI Seiichiro、MA Ninshu
  • 雑誌名: Journal of the Japan Society for Technology of Plasticity 巻: 60 ページ: 256～261
  • DOI: 10.9773/sosei.60.256
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled damage-viscoplasticity model for metals under cyclic loading conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Fincato Riccardo、Tsutsumi Seiichiro
  • 雑誌名: Procedia Structural Integrity 巻: 18 ページ: 75～85
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.prostr.2019.08.141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asymmetric local strain, microstructure and superelasticity of friction stir welded Nitinol alloy (2019)
  • 著者名/発表者名: Bahador Abdollah、Umeda Junko、Tsutsumi Seiichiro、Hamzah Esah、Yusof Farazila、Fujii Hidetoshi、Kondoh Katsuyoshi
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering: A 巻: 767 ページ: 138344～138344
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.msea.2019.138344
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Critical investigation on the effect of steel strength on fatigue crack growth retardation including a single tensile overload (2019)
  • 著者名/発表者名: Gadallah Ramy、Tsutsumi Seiichiro
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Fracture Mechanics 巻: 104 ページ: 102326～102326
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.tafmec.2019.102326
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pattern Shape Optimization of a Two Piece Brassiere Cup to Improve Its Design Efficiency (2019)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kotaro、Wakamatsu Hidefumi、Morinaga Eiji、Arai Eiji、Tsutsumi Seiichiro、Kubo Takahiro
  • 雑誌名: Transactions of the Institute of Systems, Control and Information Engineers 巻: 32 ページ: 192～202
  • DOI: 10.5687/iscie.32.192
  • 査読あり
• [雑誌論文] STUDY ON THE ESTIMATING METHOD FOR GROUND ANCHORS’ TENSION FOCUSING THE DISTRIBUTION OF SURFACE STRESS ON THE BEARING PLATE (2019)
  • 著者名/発表者名: KIRIYAMA Takafumi、KAMADA Toshiro、TSUTSUMI Seiichiro、TERASAWA Koki、HATTORI Shinichi、KARUKAYA Koichi、SUZUKI Syota
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. E2 (Materials and Concrete Structures) 巻: 75 ページ: 95～105
  • DOI: http://doi.org/10.2208/jscejmcs.75.95
  • 査読あり
• [雑誌論文] 現場溶接において肉盛溶接を施したスカラップディテールが破壊及び変形能力に与える影響に関する実験的研究 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中込 忠男、金子 洋文、堤 成一郎、金崎 信太郎、岸 耕左
  • 雑誌名: 鋼構造論文集 巻: 25 ページ: 100_29～100_41
  • DOI: 10.11273/jssc.25.100_29
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of tangential plasticity on structural response under non-proportional cyclic loading (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi S.、Fincato R.、Momii H.
  • 雑誌名: Acta Mechanica 巻: 230 ページ: 2425～2446
  • DOI: http://doi.org/10.1007/s00707-019-02398-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cyclic plasticity model for fatigue with softening behaviour below macroscopic yielding (2019)
  • 著者名/発表者名: Tsutsumi S.、Fincato R.
  • 雑誌名: Materials & Design 巻: 165 ページ: 107573～107573
  • DOI: http://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.107573
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical investigation on the influence of tensile overload on fatigue life using the interaction integral method (2019)
  • 著者名/発表者名: Gadallah Ramy、Tsutsumi Seiichiro、Osawa Naoki
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM)) 巻: 74 ページ: I_137～I_146
  • DOI: http://doi.org/10.2208/jscejam.74.I_137
  • 査読あり
• [雑誌論文] ASSEEEMENT OF FATIGUE CRACK INITIATION LIFE OF JOINTS BY USING WELD POOR AND CYCLIC PLASTICITY ANALYSIS (2019)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI,、Yuki KIYOKAWA,、FINCATO Riccardo、OGINO Yosuke、HIRATA Yoshinori、ASAI Satoru
  • 雑誌名: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM)) 巻: 74 ページ: I_337～I_347
  • DOI: http://doi.org/10.2208/jscejam.74.I_337
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ductile damage evolution law for proportional and non-proportional loading conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Fincato Riccardo、Tsutsumi Seiichiro、Momii Hideto
  • 雑誌名: Frattura ed Integrit? Strutturale 巻: 13 ページ: 231～246
  • DOI: http://doi.org/10.3221/IGF-ESIS.47.18
  • 査読あり
• [雑誌論文] Experimental Research and Parametric Study on the Fatigue Performance of Slotted Tubular Connection Based on the Effective Notch Stress Approach (2019)
  • 著者名/発表者名: Y.X. Luo, R.L. Ma, M.J. He, R. Fincato, S. Tsutsumi
  • 雑誌名: Proc. of 16th East Asia-Pacific Conference on Structural Engineering & Construction (EASEC16) 巻: - ページ: 1-8
  • 国際共著
• [雑誌論文] FATIGUE LIFE PREDICTION METHOD FOR NON-LOAD CARRYING FILLET JOINTS USING AN UNCONVENTIONAL ELASTO-PLASTICITY MODEL (2019)
  • 著者名/発表者名: Kasumi MORITA, Masashi MOURI, Seiichiro TSUTSUMI, Riccardo FINCATO
  • 雑誌名: The 72nd IIW Annual Assembly & International Conference 巻: - ページ: XIII-2812-19
• [雑誌論文] Influence of hard and soft inclusions inside a ferritic matrix (2019)
  • 著者名/発表者名: Riccardo FINCATO, Seiichiro TSUTSUMI, Tatsuo SAKAI, Kenjiro TERADA
  • 雑誌名: Proc. 12th international conference on multiaxial fatigue and fracture 巻: - ページ: 1-10
• [雑誌論文] Coupled damage-viscoplasticity model for metals under cyclic loading conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: Riccardo FINCATO, Seiichiro TSUTSUMI
  • 雑誌名: Proc. 25th International Conference on Fracture and Structural Integrity 巻: - ページ: 1-11
• [雑誌論文] 継手疲労強度に及ぼす板厚影響に関する数値解析的検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大門 岳, 堤 成一郎, FINCATO Riccardo
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 90-93
• [雑誌論文] 加速型疲労SSモデルによる繰返し軟化挙動と疲労き裂発生寿命の予測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 清川 裕樹, 堤 成一郎, リカルド フィンカト
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 86-89
• [雑誌論文] ホットワイヤ・レーザ溶接法による高張力鋼板重ねすみ肉継手の疲労性能評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 堤 成一郎, 柴田 誉, Riccardo Fincato, 曙 紘之, 山本 元道
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 371-375
• [雑誌論文] 水素影響を考慮した疲労き裂発生伝播寿命評価手法の開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 堤 成一郎, 長濱 啓和, FINCATO Riccardo
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 112-116
• [雑誌論文] 水素濃度に対する破壊靭性地の依存性およびへき開破壊を考慮したき裂進展解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石橋 奏, 新宅 勇一, 寺田 賢二郎, 堤 成一郎
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 98-101
• [雑誌論文] 母材打撃ハンマーピーニングが高張力鋼溶接部の残留応力と疲労強度に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 栗原 康行, 崎野 良比呂, 堤 成一郎
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 282-286
• [雑誌論文] 裏当て金付突合せ溶接継手の疲労性能支配因子の解明 (2019)
  • 著者名/発表者名: 髙田 耕庸, 堤 成一郎, Fincato Riccardo, 小川 正樹
  • 雑誌名: 溶接構造シンポジウム2019講演論文集 巻: - ページ: 270-274
• [雑誌論文] 疲労損傷を考慮した結合力を埋め込んだ複合硬化弾塑性構成則の提案 (2019)
  • 著者名/発表者名: 副島 克哉, 新宅 勇一, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: 24 ページ: 1-4
• [雑誌論文] 高張力鋼H-SA700へのレーザおよびレーザ/アークハイブリッド溶接の適用(その5)レーザ/アークハイブリッド溶接された突合せ溶接部の疲労試験結果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福間 信也, 崎野 良比呂, 松本 直幸, 猪瀬 幸太郎, 堤 成一郎
  • 雑誌名: 日本建築学会中国支部研究報告集 巻: 42 ページ: 247-250
• [雑誌論文] へき開破壊の異方性挙動を考慮した水素脆性き裂の進展解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 石橋 奏, 新宅 勇一, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: 24 ページ: 1-4
• [雑誌論文] 溶接十字継手の疲労き裂発生寿命評価手法の検討 (2019)
  • 著者名/発表者名: 森田 花清, 毛利 雅志, 堤 成一郎, FINCATO Riccardo
  • 雑誌名: 計算工学講演会論文集 巻: 24 ページ: 1-4
• [学会発表] A Comparative Study on the Laser Welding Versus Friction Stir Welding of Ti-Ni Alloy (2019)
  • 著者名/発表者名: Abdollah Bahador, Junko Umeda, Seiichiro Tsutsumi, Hidetoshi Fujii, Katsuyoshi Kondoh
  • 学会等名: Visual-JW 2019 & WSE 2019
  • 国際学会
• [学会発表] An Effective Kt Formula for Butt Weld Joint with Backing Plate (2019)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI, Koyo TAKATA, Masaki OGAWA
  • 学会等名: Visual-JW 2019 & WSE 2019
  • 国際学会
• [学会発表] An Enhanced Gurson Model with Cohesive Traction-Separation Law to Realize Transition from Ductile to Brittle Fracture (2019)
  • 著者名/発表者名: Takuya KAGIMURA, Yuichi SHINTAKU, Seiichiro TSUTSUMI, Kenjiro TERADA
  • 学会等名: Visual-JW 2019 & WSE 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Blowholes on Fatigue Crack Initiation Life of Aluminum Alloy Lap-Joint (2019)
  • 著者名/発表者名: Gaku DAIMON, Seiichiro TSUTSUMI, Riccardo FINCATO
  • 学会等名: Visual-JW 2019 & WSE 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of Pre-overload on Fatigue Life Extension of U-rib Steel Floor Slab Root (2019)
  • 著者名/発表者名: Seiichiro TSUTSUMI, Homare SHIBATA, Riccardo FINCATO, Takayuki YONEZAWA, Hiroshi SHIMANUKI
  • 学会等名: Visual-JW 2019 & WSE 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Repair Weld on The Deck-to-Vertical Stiffener Weld After Fatigue Cracking (2019)
  • 著者名/発表者名: Yixun WANG, Seiichiro TSUTSUMI, Zhongqiu FU
  • 学会等名: Visual-JW 2019 & WSE 2019
  • 国際学会