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繰り返し荷重下に溶接欠陥から成長する延性及び脆性亀裂の数値シュミレーション

循环加载下焊缝缺陷扩展的延性和脆性裂纹的数值模拟

基本信息

批准号：
01F00052
负责人：
黒羽啓明
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Sojo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

兵庫県南部地震による被害で明らかになったように、鉄骨建築物の溶接接合部に不可避的に存在する溶接欠陥から延性亀裂が進展し、その先端から脆性破壊が発生する恐れがある。溶接欠陥が接合部の強度に及ぼす影響を定量的に評価する手法を開発し、これを基に鉄骨の品質管理基準を策定することが本研究の最終目標である。欠陥が最も発生し易い梁フランジ端部溶接の始終端に、スラグ巻込み、融合不良を想定した部分溶込み溶接、疲労亀裂などの人工欠陥を設け、かつ、材質、試験温度を変化させて、これらの溶接接合部の実験を行った。実験で観察された脆性破壊を数値的に再現するために詳細な非線形有限要素解析を行った。脆性破壊の発生を予測するために、次の考え方に基づく改良FAD(破壊評価線図)の手法を用いた。欠陥の評価として用いる弾塑性のJ_cとしては、規格化された材料試験方法に従ったコンパクトテンション試験(CT試験)法で計測されたものを用いた。これらの試験片の亀裂の先端は強い塑性拘束を受けている。他方、柱梁接合部に存在する溶接欠陥の多くは表面欠陥であり、かつ、脆性破壊を生じる時点では、溶接欠陥の周辺部は広い範囲で降伏している。従って、溶接欠陥の切欠き先端部に存在する塑性拘束は遥かに弱い。そこで、塑性拘束の弱い欠陥のJ_c抵抗値(見かけのJ_c)は、CT試験片で計測されるJ_cを確率論の手法を用いて割り増したものとする必要がある。このような見かけのJ_cを用いることにより脆性破壊の発生を精度良く予測することができた。この数値破壊力学の手法によれば、数値解析のみで種々の欠陥や接合部の脆性破壊を再現できるので、溶接欠陥の許容基準を策定することが容易となった。さらに、部分溶込み溶接した接合部では、不溶接部分から母材表面にまで拡がるせん断滑り帯が形成されるために塑性拘束が小さくなり、最大主応力が小さくなるために脆性破壊が発生し難くなることが確かめられた。

The earthquake in the southern part of Hyogo Prefecture caused damage to the victims and the welding joints of iron-bone buildings are unavoidable. There is a lack of welding, a ductile crack, and a brittle failure. Evaluation of the strength and influence of insufficient welding on the joint part and its quantitative evaluation method The final goal of this research is based on the quality management standards of the base. Welding at the end of the end is welding, welding at the end, welding at the end, welding at the end, poor fusion, welding at the end, welding at the end, Fatigue cracks are caused by artificial ins and outs, materials, and test temperatures.実験で観看されたbrittle breaking をnumber valueにReproductionするためにDetailsなNonlinear finite element analysisを行った. The brittleness is broken by the prediction method, and the test method is improved by the FAD method. Material test method for the evaluation of the material using the plasticity of the material and the standardized material The CT test method is used to measure the CT test. The tip of the これらのtest piece is strong and the plastic restraint is strong. On the other side, there is a lack of welding at the joint between the column and the beam, and the surface is not smooth and brittle. The nature is broken and the body is born at the right time and the time is right. There is no welding, no cutting, no apex, no plastic restraint, no weak welding.そこで、plastic restraint の weak い晥のJ_c resistance value (see かけのJ_c) は、CT test film The method of calculating the accuracy of the measurement method is necessary.このような见かけのJ_cを Use いることによりbrittle breaking 壊の発生をGood accuracyく Predict することができた.このnumerical value breaking force mechanics technique によれば, numeral value analysis のみでkind 々の无陥やThe brittleness of the joint Destruction and reproduction are easy, and the allowable standard for welding and welding is easy.さらに, partially soluble 込み fusion した joint part では, insoluble part から base material surface にまで拡がるせん break slip り帯がされるためにplastic restraint が小さくなり, maximum main force が小さくなるためにbrittle breaking 壊が発生し多くなることが正かめられた.