これまで疲労損傷事例が数多く報告されており,将来疲労損傷による被害の拡大が予測される.一般に疲労寿命は,作用する応力範囲や平均応力,荷重順序や予負荷,残留応力など多くの力学的因子のみならず,材料学的因子の影響も強く受ける.更に,疲労き裂の起点となりやすい溶接止端部近傍においては,溶接入熱による金属組織変化,残留応力,複雑形状など各種要因が疲労寿命に影響を与えると言われている. 一方で,有限要素法などを用いて行われる数値シミュレーション技術の進歩は目覚ましく,適切な材料モデルを適用することで,実測が不可能な局所的・微視的領域での現象把握や設計の大きな手助けとなっている.また,これまでに著者らは,(極)低サイクル疲労に限定されること無く,高サイクル疲労にも適用可能な繰返し弾塑性モデルを開発するとともに,溶接止端部近傍における局所的な弾塑性挙動を用いた疲労寿命評価手法の確立を目指してシステムの改良を行ってきた.本研究では溶接止端部における局所的な繰返し弾塑性挙動を明らかにし,それらの結果を用いてビード止端形状が疲労き裂発生寿命に与える影響を明らかにすることを目的として数値シミュレーションを行った.まず熱弾塑性解析を実施することにより残留応力を導入し,その結果を反映した繰返し弾塑性解析により得られた結果を用いて疲労き裂発生寿命評価を実施した.さらに弾性解析により得られるK値を用いた疲労き裂伝播寿命評価を行った.なお,本研究では2種類のビード形状を有する溶接十字継手を解析対象とした.また,ビード形状に加え,先行荷重および繰返し荷重の大きさの残留応力緩和挙動および疲労寿命への影響について考察を行った.
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