ピーニング処理により閉口した疲労き裂の再開口挙動を再現する数値解析手法の構築

开发一种数值分析方法来重现通过喷丸处理闭合的疲劳裂纹的重新打开行为

• 批准号: 22K20444
• 负责人: 阪野 裕樹
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-08-31 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K20444/
• 关键词: ピーニング・HFMI処理; 疲労き裂; 閉口き裂の再閉口挙動; 塑性流動; 3次元き裂進展解析

鋼橋溶接継手に生じた疲労き裂は，車両通行により発生する繰り返し応力による進行し，急激に鋼橋の耐力を低下させる．この疲労き裂の進展を効率的かつ合理的に遅延するために，金属ピン・ハンマー打撃により鋼材表面に塑性流動を生じさせ，打撃部周辺に疲労に有利な圧縮残留応力を導入可能なピーニング・HFMI処理による表面き裂の閉口処理が開発されてきた．一方，閉口されたき裂の再開口挙動は，従来のき裂進展とは様相が異なる閉口部の連続的に開口する挙動を示す．このため，その挙動を従来のき裂進展解析，すなわち，線形破壊力学の枠組みにより再現可能であることが明確にできれば，非常に有効であると考えている．本研究では，ピーニング・HFMI処理によりき裂面に導入される圧縮残留応力に加えて，塑性流動も考慮可能な3次元き裂進展解析手法を開発し，最深部から表面に至るまでの閉口部の再開口挙動の完全再現を目指すものである．ここでは，溶接部継手試験体の疲労試験により閉口した疲労き裂を再開口させ，閉口部の再開口進展挙動の詳細なフラクトグラフィーを行うとともに，その結果を基に，閉口部の再開口挙動を疲労き裂進展として取り扱う3次元き裂進展解析の妥当性を検証する．初年度である令和4年度は，溶接継手試験体を用いた再開口挙動の再現性評価とき裂面に作用する塑性流動等の裏付けのための疲労試験が実施できていないことから，既往の研究成果からピーニング処理により閉口されたき裂の再開口後のき裂進展の様相を整理した．また，疲労試験に先立ち，き裂面に導入される残留応力の正確な推定のためのピーニング処理の数値シミュレーションを実施することとし，数値解析モデルの作成をしている．

Steel bridge welding hand fatigue crack, vehicle traffic accident occurred during the recovery of stress, rapid excitation of steel bridge endurance decreased. The improvement of fatigue crack efficiency is reasonable, and the plastic flow on the steel surface is caused by the metal crack. The residual stress of compression in the periphery of the crack can be introduced. The HFMI treatment can open the crack on the steel surface. A side, the closed part of the crack and the re-opening of the crack, the progress of the crack and the opposite phase, the opening of the joint, the movement of the joint. The analysis of the progress of the linear breaking mechanics is possible, and it is very clear. In this study, the pressure residual force induced by HFMI treatment is increased, and the plastic flow is considered to be possible. The analysis method of 3-D crack development is developed. The deepest part is from the surface to the closed part, and the reopening movement is completely reproduced. This is the result of the fatigue test of the welding part, the re-opening of the closed part, and the re-opening of the closed part. In the first year and the fourth year, the reproducibility evaluation of the re-opening movement of the solder joint test body and the effect of the plastic flow on the crack surface were carried out. The results of previous research were sorted out. For example, the residual stress of the crack surface is estimated correctly in the fatigue test. The numerical value analysis of the crack surface is carried out in the process.