温度及びひずみ速度の影響を考慮した溶接構造用鋼の構成方程式に関する研究

考虑温度和应变速率影响的焊接结构钢本构方程研究

基本信息

批准号：
08751075
负责人：
後藤浩二
金额：
$ 0.58万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

鋼材の応力〜ひずみ構成関係はひずみ速度及び温度の影響を受けることが一般的に知られている。研究代表者らは,ひずみ速度及び温度の関数であるstrain rate-temperature parameter (R)の関数としての構成方程式を引張荷重,(室温より)低温度という条件下での実験結果より導出した。ところが,構造物には衝突などによる圧縮荷重も作用する。また高速負荷時には塑性仕事に起因する局部温度上昇が生じ,瞬間的には数100℃の温度上昇を生じることもある。従って本研究では,研究代表者らが提案しているR値に基づいた構成方程式がより広範囲の条件下で適用できるか否かを検討した。船舶などの大型溶接構造物に用いられる溶接構造用鋼(SM400B,HT80,9%Ni鋼)及び,新たに規格化された建築材料用鋼(SN490B)を用いて,-100℃〜50℃の雰囲気温度下で,任意負荷速度下での引張及び圧縮試験を実施した。これらの実験結果より,それぞれの鋼材のR値と降伏点(σ_Y)の関係及びσ_Yとひずみ硬化係数(n)の関係を調査した。その結果,上記の関係は引張,圧縮の区別なく統一的に表せることが判明した。次に,この結果を利用して引張・圧縮のそれぞれの場合について応力〜ひずみ関係の推定を実施し,実験結果との比較を行い,今回実験を実施した広範囲の温度,ひずみ速度下において実験結果と推定結果は良い一致を示した。以上の結果,引張・圧縮荷重の区別なく,構造物の安全性を検討するためには十分な温度範囲においては,上述の構成方程式が成立することが明らかとなった。このように,R値で材料の構成関係が規定されるので,種々の物理現象がR値を媒体にして評価できることが期待される。

众所周知，钢材的应力应变成分关系受应变速率和温度的影响。主要研究人员根据拉伸载荷和低温（低于室温）条件下的实验结果，推导出作为应变率-温度参数（R）函数的本构方程，该参数是应变率和温度的函数。然而，由于碰撞等造成的压缩载荷也作用在结构上。另外，在高速加载时，由于塑性加工，会出现局部温升，可能会出现数百摄氏度的瞬时温升。因此，在本研究中，我们研究了主要研究者提出的基于R值的本构方程是否可以在更广泛的条件下应用。采用船舶等大型焊接结构用焊接结构钢（SM400B、HT80、9%Ni钢）和新标准化建筑材料用钢（SN490B），可承受-100℃至50℃的温度。压缩测试在环境温度和任意加载速率下进行。基于这些实验结果，研究了每种钢材的R值和屈服点(σ_Y)之间的关系以及σ_Y和应变硬化系数(n)之间的关系。结果发现，可以不区分拉伸和压缩而统一地表达上述关系。接下来，我们使用这些结果来估计每种拉伸和压缩情况下的应力-应变关系，并将其与实验结果进行比较，估计结果显示出良好的一致性。上述结果表明，无论载荷是拉伸载荷还是压缩载荷，在足以检验结构安全性的温度范围内，上述本构方程都成立。这样，由于R值定义了材料的结构关系，因此期望可以使用R值作为媒介来评估各种物理现象。