| 研究概要 |
本研究の最終目的は,鉄骨建築物の溶接接合部における脆性破壊を防止するための欠陥の評価基準の策定である.脆性破壊は,塑性拘束が強く,かつ,歪集中が生じる位置から先行して発生した延性亀裂を起点として生じるが,建築構造用鋼材は材料の破壊靱性値が比較的高いため,脆性破壊発生前に欠陥周囲が大きく降伏し,亀裂先端から延性亀裂が大きく進展する場合が多い.延性亀裂の進展に伴い,亀裂先端周囲の応力状態が変化し塑性拘束も変化する.そこで本研究では,通しダイアフラム形式柱梁接合部をモデル化した試験体に,塑性拘束の弱い表面欠陥となる切欠きを挿入し,表面欠陥から進展した延性亀裂を起因とする脆性破壊を再現する繰返し載荷実験を行った.試験体には,本溶接前にアルミニウム板を溶接始終端の欠陥想定位置に挿入することにより,両端切欠き(DENT)試験片と同様となる不溶着部を作成した.切欠き形状は梁フランジ側面の溶接止端部に沿った斜行貫通欠陥と溶接止端部角部のみの表面欠陥とした.斜行貫通欠陥を持つ試験体において,欠陥先端からの延性亀裂の進展および脆性破壊への転化を再現できた.
本実験と並行して有限要素解析を行い,これまでに提案した予測手法を適用して,破壊予測(確認)を行った.その結果,本手法により試験体破壊時の変形量を的確に予測でることが確認できた.ただし,この結果は,欠陥形状が表面欠陥であっても,延性亀裂進展量が小さく,予亀裂による塑性拘束の影響に,延性亀裂の進展による影響が包含されたことによるものであるとも考えられる.そこで,今後は溶接止端部角部に表面欠陥を持つ試験体を用いて破壊実験と数値解析を行い,妥当性の検証を行う。また,本試験体と同条件となるように溶接施工を管理した供試体も作成しており,この供試体により破壊靱性試験を行い,破壊靱性値および材料の形状パラメータの特定を進める.
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