Research on rational stress calculation method for structural hot-spot stress based fatigue evaluation

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鋼橋に生じる疲労き裂は，橋梁がシステムとして立体的に挙動することによる二次応力に起因するものがほとんどあり，その立体挙動の影響を直接とりこむことができる疲労強度評価法としてホットスポット応力法がある．ホットスポット応力（HSS）は，30年近く前に提唱された概念ではあるが，依然として完成された手法とはいいがたく，その精緻化が本研究の目的である．具体的には，板厚や面外曲げの影響，板側面のき裂への適用性，疲労限の考え方などについて，合理的かつ実用的なHSS算出法を提示するものである．今年度も昨年度に引き続き，板側面から生じたき裂（Type"b"き裂）を対象とし，ホットスポット応力による疲労強度評価法に関する検討を行った．得られた知見は以下のとおりである．1) 面内ガセット溶接継手に対して過去の広範な実験により得られた疲労寿命データを，IIW3点法（4-8-12mm）によるホットスポット応力範囲で再整理した．その結果，IIWで示されている疲労強度曲線（ガセット長100mm以下の場合はFAT100，100mmを超える場合はFAT90）を満足することが示された．2) 付加板を突合せ溶接した荷重伝達型T継手に対して，付加板厚を6, 12, 25mmと変化させて疲労試験を行った．疲労試験より得られた各継手の疲労寿命を公称応力で整理したところ，今回の試験体寸法の範囲内ではFAT71で評価できることを示した．3) 有限要素解析により2)の試験体におけるホットスポット応力範囲（IIW3点法）とノッチ応力範囲を求め，それらにより疲労試験結果を再整理した．付加板の板厚中央で求めたホットスポット応力範囲ではFAT100を満足することを示した．また，き裂が発生した板角部のノッチ応力範囲で整理すると，FAT225を用いて安全側に評価できることも明らかにした．