Home本研究成果のポイント
〇新しい構造解析法である 拡張有限要素法 (X-FEM) を用いた力学ベースシミュレーションにより、溶接構造物に生じた破壊現象の調査を行いました。
〇オープンソース構造解析ソフト Code_Aster の X-FEM 機能に対して、ソースコードおよびスクリプトファイルに修正を加え、解析の高精度化を試みました。
〇図1に示す円筒継手交差部に生じた破面の解析、および図2に示す未溶着部を持つ隅肉溶接継手中を进展するき裂进展现象の解析を行い、これまで详细な议论ができていなかった复雑なき裂进展现象に対して破壊力学的考察を行いました。
概 要
溶接构造物は応力集中や溶接残留応力など様々な力学的要因で损伤が生じることがあります。それらの构造や部材は大规模かつ复雑な形状であることも多く、损伤の発见だけでなく、补修作业や损伤発见后の余寿命诊断も简単ではありません。検査による损伤検知の高度化とともに、発见された损伤がどの程度の期间でどのように成长するか调査を行っておくことが必要です。
近年、耐久試験などの実験的アプローチとともに、数値解析を用いて構造物の破壊現象を評価できるようになってきています。 新しい構造解析法 X-FEM が提案されオープンソース構造解析ソフト Code_Aster などへの導入が進んでいます。本研究では、Code_Aster の X-FEM 機能をベースにソースコードやプログラムの改良を行い解析の高精度化について検討しました。その後、溶接継手の破壊問題への適用を行いました。
図１左は主管 (Chord) および枝管 (Brace) からなる円筒継手の交差部に生じた破壊現象です。き裂が主管を貫通した後、図中の黄色で示している領域Aで破面が大きくねじれていることが分かりました。この現象に対して数値解析を行い、図１右のように同様な現象を再現することに成功しました。
図２左は過去の研究会で報告された未溶着部 (Unwelded Part) を持つ隅肉溶接継手中に存在するき裂進展現象の一例です。き裂進展経路に未溶着部が存在するためき裂前縁が分岐、合体を繰り返し複雑に進展していることが分かります。この現象に対しても数値解析を行い、図２右のように類似の進展現象をシミュレーションできました。さらに、これらの二つの破壊現象がどのようにして生じるかについて破壊力学の観点から考察を行いました。
破壊を评価する理论や构造解析法に制约があり、全ての破壊现象を高精度に评価することは容易ではありません。今后、理论や解析技术の発展とともに、溶接构造物の破壊现象のさらなる解明が期待されます。
図1 円筒継手交差部に生じた複雑なき裂進展現象の解析
図2 未溶着部を持つ隅肉溶接継手中を進展するき裂進展現象の解析
论文情报
〇掲载誌：日本船舶海洋工学会论文集
论文タイトル：溶接止端半径の异なる罢字円筒継手に生じた疲労破面の力学的评価に関する研究(2020年32巻辫辫.141-152)
https://doi.org/10.2534/jjasnaoe.32.141
著者名：前田 研吾, 田中 智行, 高橋 大樹, 八木 一桐, 大沢 直樹
〇掲载誌：日本船舶海洋工学会论文集
论文タイトル：齿-贵贰惭を用いた直交交差隅肉溶接部のき裂进展挙动の评価に関する研究
(2021年33巻辫辫.137-148)
https://doi.org/10.2534/jjasnaoe.33.137
著者名：前田 研吾, 田中 智行, 高橋 大樹, 田添 広喜
参考文献
Code_Aster ウェブサイト https://www.code-aster.org
