权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

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。

Most cases of fatigue damage at the starting point of the joint of various fusion structures are reported. The main causes of fatigue damage at the joint of various fusion structures are consistent with those at the non-joint of the fusion structure. There is a lack of fatigue damage at the time of fusion residual. There is a high stress at the time of fusion. The cooling rate after fusion of the base metal and the fusion metal is increased. The solution depends on the material texture/shape/strength distribution, residual stress/residual deformation, multi-axial/non-proportional deformation, and boundary conditions. For example, under the condition of high temperature and high temperature, it is possible to predict the deformation and deformation of the structure under the condition of high temperature and high temperature, and the relationship between the damage accumulation and the Lode angle is also possible. The prediction accuracy of material deformation under multiaxial/non-proportional/variable dynamic force conditions is improved, and the high efficiency deformation analysis technology is developed. The plastic response of the plate under multiaxial/non-proportional/dynamic force conditions is reflected in the fatigue crack generation and the life of the plate is evaluated. All kinds of fatigue tests are carried out. For the purpose of quantification of the performance of the special, split and split media, the analysis of the SENT media was carried out. In addition, with the addition of the welding site construction technology, the melt pool formation technology for the development of the welding site construction, and the integration of existing technologies such as thermoplastic analysis technology and fatigue performance evaluation technology, the welding site construction technology for fatigue crack generation and propagation life evaluation has been completed taking into account the welding site conditions and load experience. The accuracy of the proposed method is verified by the purpose of the test.