| 研究概要 |
本研究では、溶接継手部からの疲労亀裂の発生および進展性状を実験的に明らかにし、それに対して破壊力学による検討を行ない、溶接橋梁部材の精度の高い疲労寿命予測法を確立した。さらに、破壊力学による検討から、疲労設計を行なう際に特に問題となる応力比、溶接欠陥,部材寸法が疲労強度に及ぼす影響を定量的に明らかとした。本研究の概要は以下の通りである。
(1)溶接橋梁部材での疲労亀裂は高い溶接引張残留応力場で発生・進展することから、そこでの疲労亀裂進展速度と疲労亀裂の下限界値に及ぼす応力比の影響について、実験および破壊力学解析から検討した。その結果、応力比の影響は非常に小さく、したがって疲労設計においては応力比の影響を考慮する必要のないことが明らかとなった。
(2)縦方向溶接部に生じる代表的な欠陥であるブローホールが疲労強度に及ぼす影響について実験的に検討するとともに、破面に残したビーチマークを詳細に観察することから疲労亀裂の発生・進展性状を明らかにした。また、欠陥を回転楕円体形の空洞にモデル化し、そこから発生する疲労亀裂の進展解析を行ない、欠陥の形状・寸法が疲労寿命に及ぼす影響を定量的に明らかとした。
(3)非荷重伝達型の前面すみ肉溶接継手の主板の厚さが疲労強度に及ぼす影響について疲労試験および亀裂進展解析から検討した。その結果、主板と付加板が相似形で大きくなる場合、主板が厚くなるにしたがって疲労強度は低下するが、橋梁部材での一般的な構造詳細のごとく付加板の厚さが一定の場合には主板がある程度以上厚くなると疲労強度の低下は生じなくなり、したがって橋梁の疲労設計においては特に板厚効果を考慮する必要のないことが確かめられた。
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