並列タイトル等Stress analysis of a crack in the residual stress field by welding and its application to the fatigue crack propagation
タイトル（掲載誌）航空宇宙技術研究所報告 = Technical Report of National Aerospace Laboratory
一般注記構造物の破壊はしばしば溶接継手を起点とするが、これは主として溶接時の加熱による材質の劣化、溶接残留応力および溶接欠陥などによるものである。このために溶接部においては母材部に比べてき裂状の欠陥の発生や伝ぱが容易であり構造破壊へとつながる危険性が高い。従って、構造物の破壊防止の立場からは溶接継手近傍のき裂の挙動を把握することが重要である。ここではこれらの要因のうち溶接残留応力の効果に着目して検討を進めた。特に残留応力の効果が最も著して溶接継手に直交したき裂について応力関数を用いた応力場の解析を行った。先ず、溶接線に直交する面に作用する残留応力が満たすべき力学的諸条件について検討し、それらをすべて満たす応力分布関数の提案を行った。次にその分布関数を利用して残留応力場の任意の位置および大きさのき裂について線形破壊力学パラメータである応力拡大係数(K値)の解析を行った。また、残留応力場にき裂が発生することによって、元の残留応力分布の形は乱され応力の再配分が生ずるが、その再配分応力についても解析的に求め、金沢らが行った実験結果とも比較し、両者がよく一致することを示した。最後に、繰返し荷重を受ける溶接残留応力場のき裂について、残留応力の作用しない場合に対して一般的に用いられる全振幅応力拡大係数(ΔK)の代りに、本解析で得られた残留応力場のき裂に対するK値(Kres)を考慮した次式で示す有効応力拡大係数(ΔKeff)を用いることによってその進展挙動が精度よく評価できることをGlinkaの実験結果との比較によって示した。ΔKeff=ΔK(1+Kres/ΔK)。
The structural failures often originate from weld joints. This is mainly due to metallurgical deterioration by heating, high feasibility of defects and residual stress by welding. In such a situation, it seems to be very important to study on the behavior of a crack around the welded joint. In this paper, an analytical study of a crack perpendicular to the welding bead subjected to the residual stress was carried out using a stress function. At first, the conditions which should be satisfied for the residual stress by welding were examined. Then the simulation function satisfying these conditions was proposed. Next, the stress intensity factors of an arbitrary crack perpendicular to the butt weld, which subjected to the effect of residual stress most severely, were derived by using the proposed function. The redistribution form of the residual stress near the crack was also evaluated and compared with the testing results obtained by Kanazawa, et al. Finally, the following effective stress intensity factor range del k(sub eff), instead of conventional del k, was proposed to evaluate the effect of residual stress on the fatigue crack propagation of a crack. del k(sub eff) = del k (1 + k (sub res)/del K), where, K(sub res) is the stress intensity factor induced by residual stress by welding. The effectiveness of del K(sub eff) was proved by examining the experimental fatigue crack propagation data obtained by Glinka.
資料番号: AA0004255000
レポート番号: NAL TR-1248
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連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）
提供元機関・データベース宇宙航空研究開発機構 : 宇宙航空研究開発機構リポジトリ