不規則な荷重履歴作用下における大型溶接構造物の疲労き裂発生・伝播挙動解析

船舶や海洋構造物に作用する波浪荷重は通常の疲労試験で設定される一定応力振幅条件と異なり，波浪に伴う応力履歴にホイッピングやスプリンギングなどの弾性振動成分が重畳した複数周波数成分を有する場合（いわゆる重畳応力履歴条件）がある．近年の船体構造の大型・軽量化や航行船速の向上などにより，重畳応力成分が疲労強度に及ぼす影響が無視できない場合があることが問題視され，これに対する研究が積極的に行われているものの，未だ明確な結論は得られていない．これに対して研究者は，重畳応力履歴条件下において平均応力が任意に変化する場合にも疲労き裂成長履歴の推定を可能とするアルゴリズムを構築した．次に，同手法の妥当性を検証するため，種々の重畳応力履歴及び変動する平均応力条件を設定した載荷履歴条件下における疲労き裂伝播試験を実施した．疲労き裂伝播試験には，初期き裂を導入した中央貫通き裂試験片と，平均応力変動を伴う重畳応力履歴の載荷を可能とした油圧サーボ試験機を用いた．一連の疲労試験結果と数値シミュレーション結果の比較により，本研究で構築したアルゴリズムに基づく数値シミュレーションにより，平均応力変動を伴う重畳応力履歴条件下における疲労き裂伝播履歴を比較的良好な精度で推定できることを確認した．なお，本研究で設定した載荷条件は載荷履歴中全般に渡って高周波成分を重畳していたが，実際の船体や海洋構造物に生じる応力履歴では，間欠的に重畳応力履歴が作用して減衰し，波浪変動外力に伴う応力の低周波成分のみが作用する時間があるため，この条件を考慮した実験と数値シミュレーションを実施し，構築手法の妥当性を検証することが，本研究分野における将来的な課題であろう．

船舶や海洋構造物に作用する波浪荷重は通常の疲労試験で設定される一定応力振幅条件と異なり，波浪に伴う応力履歴にホイッピングやスプリンギングなどの弾性振動成分が重畳した複数周波数成分を有する場合（いわゆる重畳応力履歴条件）がある．近年の船体構造の大型・軽量化や航行船速の向上などにより，重畳応力成分が疲労強度に及ぼす影響が無視できない場合があることが問題視され，これに対する研究が積極的に行われているものの，未だ明確な結論は得られていない．これに対して研究者は，重畳応力履歴条件下において平均応力が任意に変化する場合にも疲労き裂成長履歴の推定を可能とするアルゴリズムを構築した．次に，同手法の妥当性を検証するため，種々の重畳応力履歴及び変動する平均応力条件を設定した載荷履歴条件下における疲労き裂伝播試験を実施した．疲労き裂伝播試験には，初期き裂を導入した中央貫通き裂試験片と，平均応力変動を伴う重畳応力履歴の載荷を可能とした油圧サーボ試験機を用いた．一連の疲労試験結果と数値シミュレーション結果の比較により，本研究で構築したアルゴリズムに基づく数値シミュレーションにより，平均応力変動を伴う重畳応力履歴条件下における疲労き裂伝播履歴を比較的良好な精度で推定できることを確認した．なお，本研究で設定した載荷条件は載荷履歴中全般に渡って高周波成分を重畳していたが，実際の船体や海洋構造物に生じる応力履歴では，間欠的に重畳応力履歴が作用して減衰し，波浪変動外力に伴う応力の低周波成分のみが作用する時間があるため，この条件を考慮した実験と数値シミュレーションを実施し，構築手法の妥当性を検証することが，本研究分野における将来的な課題であろう．