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脆性破壊に先行する延性不安定破壊の数値シミュレーション-溶接欠陥の品質管理基準

先塑性不稳定断裂先于脆性断裂的数值模拟——焊接缺陷的质量控制标准

基本信息

批准号：
17760464
负责人：
東康二
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Sojo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の最終目的は,溶接接合部における脆性破壊を防止するための欠陥の評価基準の策定である.欠陥形状が表面亀裂である場合,亀裂先端の塑性拘束は弱く,延性亀裂が大きく進展した後に脆性破壊に到る.そこで通しダイアフラム形式柱梁接合部を単純化した試験体を用いて,表面欠陥から進展した延性亀裂を起因とする脆性破壊を再現する繰返し載荷実験を行った.試験体の溶接始終端部には貫通欠陥(機械切欠き及び疲労亀裂)を挿入し,両端貫通切欠き(DENT)試験片と同様の塑性拘束の弱い状態とした.予めFE解析を用いて様々な欠陥寸法における破壊予測を行い,亀裂深さの浅い(脆性破壊が発生しない)場合と深い(脆性破壊が発生する)場合の予亀裂深さを決定した.実験の結果,浅い切欠きの場合には延性亀裂は安定成長を続け破壊には到らず,深い切欠きの場合には延性亀裂が進展し脆性破壊に到る過程を再現でき,予測と一致した.ただし,延性亀裂の過大な進展により,破壊発生時の変形量は予測値よりもはるかに大きく,現在の評価手法では安全側過ぎる傾向が確認された.本実験に平行して三点曲げ(SENB)試験片を用いた破壊靭性試験も行い,R曲線と限界J値J_cを求めた.実験温度は,本実験と同じく,シャルピー破壊靱性値が47J程度となる-20℃としたが,靭性試験片の塑性拘束が強いため,延性亀裂の進展量は本実験における延性亀裂の進展量と比較して僅かであった.塑性拘束を考慮したJ_cを推定する方法は既に提案しているので,延性亀裂長さと靱性値の関係を求めるために,初期亀裂深さの浅いSENB試験片による破壊靱性試験を行い,本実験の結果に照合する必要があることが明らかとなった.また延性亀裂の駆動力をワイブル応力で表現したものを数値解析に当てはめ,亀裂進展解析により亀裂先端の応力変動を考慮して,延性亀裂進展時の塑性拘束についても検討する必要がある.

The ultimate goal of this study is to determine the criteria for preventing brittle fracture of welded joints. In the case of surface crack, plastic constraint at crack tip is weak, ductile crack is large, brittle crack is large, and brittle crack is small. For example, if the surface of the specimen is not smooth enough, the ductility of the specimen will be reduced. The solder joint of the sample is always in the end part of the penetration defect (mechanical cut and fatigue crack), and the end penetration defect (DENT) of the sample is in the weak state of plastic restraint of the same kind. For FE analysis, the crack depth is determined in the case of shallow (brittle crack formation) and deep (brittle crack formation). The results show that the ductile crack, stable growth and brittle fracture process are reproduced in shallow and deep cut cases, and the prediction is consistent. In addition, the development of ductility crack is too large, and the change of shape when crack occurs is not expected to be large, and the current evaluation method is not safe. This is a parallel three-point curve (SENB) test piece. It is used to break the toughness test piece. The R curve is used to determine the J_c limit. The ductility of the ductile specimen is strongly constrained by the temperature at which it is tested, and the ductility of the ductile specimen is relatively high. The method of plastic constraint estimation is proposed to solve the relationship between ductility crack length and property, and the initial crack depth and shallow property of SENB test piece are carried out. A numerical analysis of the dynamic behavior of ductile cracking is necessary for the analysis of crack progression, considering the dynamic behavior of crack tip.

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Applicability of Partial Joint Penetration Groove Welded Joints to Beam-to-RHS Column Connections and Assessment of Safety from Brittle Fracture

部分焊透坡口焊接接头在梁-RHS柱连接中的适用性及脆性断裂安全性评估

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proceedings, 11th International Symposium on Tubular Structures ISTS XI
影响因子：
0
作者：
Azuma;K.;Kurobane;Y.;Iwashita;T.;Dale;K.
通讯作者：
K.

Assessment of safety from brittle fracture initiating at tips of PJP groove welded joints

PJP 坡口焊接接头尖端脆性断裂的安全性评估

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Proceedings of 4th International Symposium on Steel Structures ISSS '06, Vol.1
影响因子：
0
作者：
Azuma;K.;Kurobane;Y.;Iwashita;T.;Dale;K.
通讯作者：
K.

柱梁溶接始終端部の欠陥から発生する脆性破壊の予測

柱梁焊缝首尾缺陷引起的脆性断裂预测