2017 Fiscal Year Annual Research Report
Fracture mechanics study on improvement of deformation capacity of on-site type beam-to-column welded joint by non-scallop method
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15H04082
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
中込 忠男 信州大学, 工学部, 研究員 (60111671)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 洋文 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (30426580)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 現場溶接接合形式 / 塑性変形応力 / フィレット残しスカラップ / 破壊力学 / 実大破壊実験 / 現場ノンスカラップ / 鋼片挿入ノンスカラップ / 破壊性状 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現場溶接接合形式は、スカラップ周辺に応力集中が発生し変形能力の低下が危惧されているが、既往の研究で変形能力を向上させるための様々な梁端ディテールが考案されている。また、サブマージアーク溶接(以下SAW部)で施工された溶接組立H形断面梁(以下ビルトH梁)についてSAW部の靭性値や未溶着部が原因となり早期に破断することが報告されている。
本研究では様々な梁端ディテールやSAW部の靭性値、及び未溶着長さを調べ、ビルトH梁が十分な変形能力を発揮するような梁端ディテールに対するパラメータの関係を把握するため、実大柱梁溶接接合部実験を行い、塑性変形倍率や耐力上昇率をもとに、性能を比較した。また、実大実験において、スカラップ底の応力集中によりフランジ母材が脆性破壊するメカニズムを解明するために、3次元弾塑性有限要素法を用いて数値解析を行った。今回はスカラップが在来工法の試験体を対象に解析を実施した。解析には汎用有限要素法解析プログラムANSYS(16.0)を用いる。材料特性は母材部、SAW部、柱フランジの突合せ溶接部に分けて入力した。解析と実験の荷重変形関係は比較検討し整合性を確認した。スケルトンカーブにおける、破断変位時のスカラップ底おいて最大第一主応力(σc)が生じており、この値は、SAW部の切り欠き丸棒引張試験とその解析によって求められる破壊限界応力((pσc )と高い精度で近い値となった。このことから、この試験体はスカラップ底に最大第一主応力(σc)が生じ、その値がSAW部の破壊限界応力(pσc )に達したことで、フランジ母材が脆性破壊に至ったと考えられる。
以上より、様々な梁端ディテール、SAW部、美溶着長さをパラメータとして現場溶接型柱梁接合部の性能を明らかにし、FEM解析を用いてフランジ脆性破壊の条件として破壊限界応力(pσc )を用いることが出来る可能性を示した・
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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