Optimization of Weld Details to Avoid the Brittle Fractures at the Beam End with Field Welding

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本研究は，接合部詳細の中でひずみ集中点となるスカラップ底から進展した延性き裂を起点とする脆性破壊を的確に予測し，より正確に接合部の終局耐力を求め比較することで，脆性破壊の発生を抑制する接合部の詳細形状の最適化を図ることを目的とする．これまでの研究により，JASS6型の危険性と形状を改良することにより変形性能が飛躍的に向上することが確認でき，解析によりスカラップ底へのひずみ集中が回避されることが確認できた．但し，同一形状でも，フランジとウェブのモーメント分担率，外法一定H形鋼のフィレット部の寸法，組立H形鋼製作時の溶接サイズや溶着金属の破壊靭性値，延性き裂の発生位置と進展方向によって破壊性状が異なり，一般化に向けては，更なる改良と適用範囲の確定が必要であることが明らかとなった．そこで，本年度は延性き裂の発生位置と進展方向に着目し，延性き裂がスカラップ底から梁断面方向ではなく，梁材軸方向に進展する場合について，実験的に検証を行った．過去の研究により，材軸方向に延性き裂が進展する場合，破壊モードがせん断モードとなり，脆性破壊の発生抑制に大きく寄与することが明らかとなっているが，実構造では開口型（モードⅠ）とせん断型（モードⅡ）が混在している．そこで，本年度は破壊力学パラメータの一つである応力拡大係数を用いて混合モード比なるモードの影響を考慮するパラメータを提案し，その有効性を確認した．柱梁接合部をモデル化した組立H形試験体の漸増繰返し載荷実験においてモードⅡが卓越した試験体について，有限要素解析でき裂を再現し，混合モード比を用いて試験体破壊時の終局耐力の予測を試みた．その結果，予測精度の改善がみられたが，ばらつきが大きく，精度向上には更なる材料試験レベルでの複合モード載荷試験による評価式の補正が必要であることが明らかとなった．