2018 Fiscal Year Annual Research Report
Effect of stress ratio on fatigue strength and thickness effect of welded joint improved by HFMI
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16H04608
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| Research Institution | National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology |
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Principal Investigator |
丹羽 敏男 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10208267)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津村 秀一 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (10782526)
安藤 孝弘 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (30425756)
岩田 知明 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (50358397)
穴井 陽祐 国立研究開発法人海上・港湾・航空技術研究所, その他部局等, 研究員 (60470051)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 材料・構造力学 / 疲労強度改善効果 / 超音波ピーニング / 板厚効果 / 応力比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
船体構造の主要3継手の1つである荷重非伝達型十字継手（付加物の板厚は主板厚と同じで、付加物の長さは主板厚の2倍）を対象（板厚10mmと22mm）に、溶接まま材、棒状グラインダ処理材ならびに超音波ピーニング（HFMI）処理材を供試材として、応力比－0.3両振り応力条件下において疲労試験を実施した。疲労試験前にシリコンラバー印象材を用いて溶接止端部形状の型取り行い、疲労試験後、この型を用いてき裂発生位置における溶接止端部形状を計測した。得られた計測結果から西田の式を用いて溶接止端部の応力集中係数を算出した。溶接まま材とHFMI処理材については、ASTM E837-13aに準拠した穿孔法により溶接ビード近傍の試験片表面における残留応力の計測を行った。棒状グライダ処理材については、既存のX線応力測定装置で表面の残留応力を測定した。
疲労試験結果、応力集中係数ならびに残留応力測定結果を用いて修正MIL=HDBK-5法による整理を行い、二次加工処理法や応力比の相違に依らず、多少バラツキはあるものの等価応力を用いることで、き裂発生寿命と破断寿命を統一的に評価できることを示した。
また、応力比-0.3の結果において，HFMI処理材＞棒状グラインダ処理材＞溶接ままの順で高い疲労強度改善効果を示すことを実験的に確認した。島貫らの提案手法を用いて予想される応力比-0.3の疲労強度は，本研究で取得した実験結果と比較して安全側の評価となることを確認した。なお、上記の結果は、令和元年6月3日～4日開催の日本船舶海洋工学会春季講演会にて成果を公表する予定である。
板厚40mmと50mmの疲労試験は継続中で、残部を令和元年（最終年度）に実施し、成果を取り纏める予定である。また、国際溶接会議（IIW）へ疲労データを提供し、HFMI処理による溶接継手疲労強度改善に関する指針の素案作成へ貢献する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
しばしば現有の疲労試験機に不具合が生じるが、おおむね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
計画どおり、研究を推進する。
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