2002 Fiscal Year Annual Research Report

繰返し荷重下に溶接欠陥から成長する延性及び脆性亀裂の数値シュミレーション

Research Project

Project/Area Number	01F00052
Research Institution	Sojo University
Principal Investigator	黒羽啓明崇城大学, 工学部, 教授
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	DALE Kenneth William 崇城大学, 工学部, 外国人特別研究員
Keywords	延性亀裂 / 脆性破壊 / J積分 / FAD / 3軸応力度 / 柱梁接合部 / 溶接欠陥 / 品質管理
Research Abstract	鉄骨建築でしばしば用いられる強軸曲げを受けるH形鋼柱とH形鋼梁からなる柱梁接合部を主な対象として、溶接欠陥が接合部の強度に及ぼす影響を定量的に評価する手法を開発し、これを基に鉄骨の品質管理基準を策定することが本研究の最終目標である。欠陥が最も発生し易い梁フランジ端部溶接の始終端に様ざまな人工欠陥を挿入して、これらの溶接接合部の実験と実験を再現する非線形有限要素数値解析を行っている。実験方法は、先ず柱梁接合部を想定して、柱フランジと梁フランジを完全溶込み溶接する。溶接後、モデルを対称軸線上で半裁し、それぞれめモデルから供試体を2個づつ製作する。載荷は片持ち梁に曲げ荷重を加える方法により、地震時に梁フランジが繰り返し引張・圧縮を受ける荷重条件を再現できるようにした。曲げ載荷とする理由は、試験器の容量が小さくてすむばかりでなく、引張載荷に比べて塑性拘束が大きいので、エンドタブ(溶接の始終端)周辺の引張亀裂が、引張載荷の場合より全体の塑性変形が小さいときから発生し易いと考えられることである。すなわち、実物よりやや厳しい条件で実験することにより、鋼材の靭性と破壊の発生との関係を把握し易くすることができる。溶接の始終端にスラグ巻込み、不完全溶込み、疲労亀裂などの人工欠陥を設け、かつ、材質、試験温度を変化させた。数値モデルは、実験による荷重変形関係を忠実に再現できることが分かった。数値解析および実大実験の結果、溶接止端部に板厚を貫通する欠陥を有する場合には、亀裂の底の応力は強い3軸応力度をうけ、容易に脆性破壊が発生するが、表面亀裂の場合には3軸応力度が弱く、延性亀裂が安定成長することが分かった。また、内部欠陥が存在しても、十分な断面を確保して、応力を小さく押さえれば、脆性破壊を避けることができることが分かった。

Research Products
(4 results)

All Other

All Publications (4 results)

[Publications] Dale, K., Kurobane, Y., Azuma, K., Iwashita, T.: "Brittle feature in beam-to-column welded joints-Numerical simulation of test results"Proceedings, 13th International Offshore and Polar Engineering Conference. (2003)
[Publications] Dale, K., Kurobane, Y., Azuma, K., Iwashita, T.: "Brittle feature of beam-column welded joints containing defects"Proceedings, Advances in Structures-Steel, Concrete, Composite and Aluminium. (2003)
[Publications] Azuma, K., Kurbane, Y., Makino, Y., Dale, K.: "Full-scale testing of beam-to-column connections with partial joint penetration groove welded joints"Proceedings, 10^<th> International Symposium on Tubular Structures. (2003)
[Publications] Dale, K., Kurobane, Y., Azuma, K., Iwashita, T.: "Brittle fracture of beam-column welded joints containing defects-Significance of crack tip constraint"Proceedings, 10^<th> International Symposium on Tubular Structures. (2003)

2002 Fiscal Year Annual Research Report

繰返し荷重下に溶接欠陥から成長する延性及び脆性亀裂の数値シュミレーション

Principal Investigator

黒羽 啓明 崇城大学, 工学部, 教授

Research Products

[Publications] Dale, K., Kurobane, Y., Azuma, K., Iwashita, T.: "Brittle feature in beam-to-column welded joints-Numerical simulation of test results"Proceedings, 13th International Offshore and Polar Engineering Conference. (2003)

[Publications] Dale, K., Kurobane, Y., Azuma, K., Iwashita, T.: "Brittle feature of beam-column welded joints containing defects"Proceedings, Advances in Structures-Steel, Concrete, Composite and Aluminium. (2003)

[Publications] Azuma, K., Kurbane, Y., Makino, Y., Dale, K.: "Full-scale testing of beam-to-column connections with partial joint penetration groove welded joints"Proceedings, 10^<th> International Symposium on Tubular Structures. (2003)

[Publications] Dale, K., Kurobane, Y., Azuma, K., Iwashita, T.: "Brittle fracture of beam-column welded joints containing defects-Significance of crack tip constraint"Proceedings, 10^<th> International Symposium on Tubular Structures. (2003)

黒羽啓明崇城大学, 工学部, 教授