溶接残留応力の疲労への影響と、その低減法に関する研究

溶接残留応力の疲労現象への影響を検討するために、本年度は以下の研究を行った。1) 引張残留応力、圧縮残留応力場から発生する疲労亀裂先端の残留応力の再分布挙動を、亀裂の開閉口挙動に注目しながら、検討を行った。亀裂の開閉口挙動については、二次元貫通亀裂に対しては、コンプライアンス法により、また、三次元表面亀裂については、超音波の透過度を利用して測定を行い疲労亀裂伝播に伴う、亀裂開閉口挙動の変化について検討を行った。また、亀裂開閉口挙動と切断法による亀裂先端での残留応力の測定結果とを比較・検討することにより、疲労亀裂伝播に伴う溶接残留応力の再分布挙動および残留応力の疲労現象に対する影響を検討した。2) T字隅肉溶接継手部に発生する溶接残留応力に注目し、入熱量、溶接順序などをパラメータとした熱弾塑性FEM解析を行い、溶接条件の溶接残留応力の3次元的な分布にどのように影響するかについて検討するとともに、溶接残留応力の低減手法について検討を行った。3) 溶接継手部の疲労強度を向上させるために、溶接止端部に圧縮残留応力を導入させて、その効果を検討した。本研究では、圧縮残留応力を導入させるためにハンマーピーニング、及び溶接時の相変態温度を改良した溶接棒を用いた付加溶接を行い、継手試験体、及び桁試験体を用いて圧縮残留応力導入による疲労強度向上効果を検討した。更に、その溶接残留応力の低減、すなわち、圧縮残留応力の発生機構やそれによる疲労強度向上メカニズムについての検討を行った。

溶接残留応力の疲労現象への影響を検討するために、本年度は以下の研究を行った。1) 引張残留応力、圧縮残留応力場から発生する疲労亀裂先端の残留応力の再分布挙動を、亀裂の開閉口挙動に注目しながら、検討を行った。亀裂の開閉口挙動については、二次元貫通亀裂に対しては、コンプライアンス法により、また、三次元表面亀裂については、超音波の透過度を利用して測定を行い疲労亀裂伝播に伴う、亀裂開閉口挙動の変化について検討を行った。また、亀裂開閉口挙動と切断法による亀裂先端での残留応力の測定結果とを比較・検討することにより、疲労亀裂伝播に伴う溶接残留応力の再分布挙動および残留応力の疲労現象に対する影響を検討した。2) T字隅肉溶接継手部に発生する溶接残留応力に注目し、入熱量、溶接順序などをパラメータとした熱弾塑性FEM解析を行い、溶接条件の溶接残留応力の3次元的な分布にどのように影響するかについて検討するとともに、溶接残留応力の低減手法について検討を行った。3) 溶接継手部の疲労強度を向上させるために、溶接止端部に圧縮残留応力を導入させて、その効果を検討した。本研究では、圧縮残留応力を導入させるためにハンマーピーニング、及び溶接時の相変態温度を改良した溶接棒を用いた付加溶接を行い、継手試験体、及び桁試験体を用いて圧縮残留応力導入による疲労強度向上効果を検討した。更に、その溶接残留応力の低減、すなわち、圧縮残留応力の発生機構やそれによる疲労強度向上メカニズムについての検討を行った。