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Development of assessment technology for welding process conditions maximizing fatigue performance of welded structures

开发焊接工艺条件评估技术，最大限度地提高焊接结构的疲劳性能

基本信息

批准号：
21H01545
负责人：
堤成一郎
金额：
$ 10.48万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

各種溶接構造物の接合部を起点とする疲労損傷事例が多数報告されており、その要因として、溶接部と構造的な不連続部が一致する、かつ溶接余盛や時に欠陥も存在するため高応力となる、溶接入熱による母材と溶接金属の希釈およびその後の冷却速度など、溶接プロセス条件に依存して不均一な材料組織/形状/強度分布と残留応力/残留変形が生じる、さらに構造物が実際に経験する応力や変形状態は、多軸/非比例/変動履歴となるため、実験的な検討にも限界があることなどが挙げられる。そこで、これまで開発を進めている巨視的弾性条件下となる高サイクル疲労にも適用可能な繰返し弾塑性モデルに対して、応力急変時の変形挙動を予測可能なモデルへと拡張するとともに、損傷累積関数をLode角の関数へと拡張した。これより、多軸/非比例/変動応力条件下の材料変形挙動の予測精度を向上させた弾塑性モデルと高効率な変形解析技術を開発した。また、多軸/非比例/変動応力条件下の局所的な弾塑性応答を反映した疲労亀裂発生から伝播までの寿命を評価可能な手法のプロトタイプを完成させた。そのモデル検証のために、各種疲労試験を実施した。特に、亀裂発生から伝播までの性能を定量化するとともに、亀裂前方のひずみ状況を可視化する目的で、SENT試験体を対象とした3D-DICひずみ解析を実施した。また、溶接プロセスシミュレーションツールとして、プロトタイプを開発済の溶融池形成シミュレーション技術に加えて、既存技術の熱弾塑性解析技術と疲労性能評価技術を連成させることにより、溶接プロセス条件と荷重履歴を考慮した疲労亀裂発生・伝播寿命評価システムのプロトタイプを完成させた。また提案手法の精度検証を目的として、継手疲労実験も実施した。

There are many reports of fatigue damage cases at the starting point of the joint of various welded structures, the main cause of the joint, and the non-continuous part of the welded structure. The cooling rate after the welding is high, the heat is added to the base material, and the metal is welded. Degree, welding conditions, dependence, non-uniformity, material structure/shape/strength distribution, residual strength/residual shape, raw materials, structure structure The multi-axis/non-proportional/transformation state of the force and the shape of the movementるため、実験的な検恫も limit があることなどが挙げられる. Under the elasticity condition of the giant viewる高サイクル抴にもApply to the plastic モデルに対して, の変shaped 挙挙ををなモデルへと拡张するとともに when the force is sharpened, the damage accumulation level をLode corner の Off number へと拡 Zhang した. The accuracy of prediction of material deformation under multi-axis/non-proportional/dynamic force conditions is improved, and the plasticity of the material under multi-axis/non-proportional/dynamic force conditions is improved. High-efficiency deformation analysis technology is developed. The fatigue response of local plasticity under multi-axis/non-proportional/dynamic force conditions亀开発生から伝 Broadcastingまでの生を comment価possibleな TechniqueのプロトタイプをCompleteさせた.そのモデル検证のために, all kinds of fatigue test 験を実事した. Characteristics, 亀発生から伝 Broadcasting, までのperformance をQuantitative するとともに, 亀rack的前ひずみconditionをVisualization is the purpose, SENT test object is the image and 3D-DIC is the analysis tool.また, welding プロセスシミュレーションツールとして, プロトタイプを开発済The addition of the melt pool forming technology and the thermal plasticity analysis technology of the existing technology Fatigue performance evaluation technology Consider the fatigue and cracks that occur and the life span of the broadcast is completed.またThe accuracy of the proposed technique 検证をpurpose として, 継手 fatigue 労実験も実事した.