溶接構造部材の残留応力推定におけるX線応力測定の応用

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溶接残留応力が継手の脆性破壊強度や疲労強度に著しく影響することはよく知られており,残留応力と強度の間の定量的な関係も明らかになってきた。しかしながら,実際の構造物に分布する溶接残留応力は,構造部材の形状,溶接条件,施工順序等の影響を受けるので単純な継手の残留応力とは異なる分布をもっている。従って溶接構造物の強度に及ぼす残留応力の影響を正しく評価するためには,溶接構造物の残留応力分布を非破壊的に把握する必要がある。これにはX線応力測定法が適しているが,この測定法で構造部材全体の残留応力分布を計測するには多大の時間を要する。そこで本研究では,X線による少数の計測値を用い、構造部材に働らく拘束力とその溶接部に分布する固有ひずみを有限要素法によって求め、その結果から溶接構造部材全体の残留応力を有限要素法によって計算する方法を確立した。また,その結果を,拘束継手試験片に適用して、本法の妥当性を確かめた。拘束部材と溶接継手からなる試験片のうち,溶接継手部のみ測定の対象として推定した溶接継手に作用する拘束応力は,拘束部材に作用する応力の実測値と良好な対応を示した。X線応力測定のコストを軽減するために,パ-ソナルコンピュタを用いて,測定操作および応力計算の自動化を行った。その結果応力を得るための時間は自動化前の約1/2になつた。また,1人の測定者が3〜4台の測定機を同時に取扱うことができる見通しを得た。