鋼構造柱-梁溶接接合部の多軸応力下での破壊靱性に関する研究

多轴应力下钢结构柱梁焊接接头断裂韧性研究

基本信息

批准号：
08750692
负责人：
崎野良比呂
金额：
$ 0.64万
依托单位：
Osaka 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

阪神大震災に見られたような、柱梁溶接接合部の高応力脆性破壊(部材が塑性化した後に脆性破面を呈して破断にいたる破壊)の発生要因を明らかにするための基礎的研究として、柱梁接合部をモデル化した十字型模型試験体による二軸載荷実験を行った。実験は、破壊に影響を与える要因の内、繰返し荷重,多軸度,鋼材及び溶接金属の切欠き破壊靱性値の影響に注目し,以下の水準で行った。・繰返し荷重の影響-単調引張り載荷,繰返し載荷後引張り載荷(溶接部のひずみ+1%⇔-1%を5回繰り返した後単調引張り-以下繰返し載荷と称す)・多軸度-梁部材の幅厚比 D/t=2,3,5(柱方向は0.7σyの引張り荷重)・破壊靱性-試験体温度常温,低温(一般に低温になると破壊靱性は低下する。よって、試験体温度で破壊靱性を変化させた。低温試験時の温度は、母材および熱影響部のシャルピー衝撃試験結果から得られるエネルギー遷移温度以下とである-40℃とした。)実験の結果、単調載荷では溶接部に初期欠陥として機械切欠きを入れていたにも関わらず母材部で破断した。これに対し、繰返し載荷では常温低温ともに溶接部で破断した。常温試験と低温試験を比較すると、常温時繰返し載荷では延性破面を呈する延性破断であったのに対し、低温時繰返し載荷では脆性破面を呈する高応力脆性破断であった。高応力脆性破断の場合は、延性破断に比べ伸びが著しく低下し、吸収エネルギーも延性破断の半分以下に低下することがひずみゲージによる測定および残留ひずみの測定によっても確認された。これらにより、低破壊靱性時において地震のような部材が降伏する程度の繰返し載荷を受けた場合、高応力脆性破壊が発生する可能性があることが実験的に示された。なお、多軸度の影響については試験体に溶接欠陥が生じていたため、現在試験体の再製作を行っている。これらの試験の結果と合わせ論文発表する予定である。また、今後さらに低応力脆性破断の発生条件の定量化を目標として実験および解析を重ねていく予定である。

作为一项基础研究，旨在阐明阪神大地震中出现的柱和梁之间的焊接接头高应力脆性断裂（构件塑性后呈现脆性断裂面并导致断裂的断裂）的原因。实验是使用以梁柱接头为模型的十字形测试样本进行的。实验按以下级别进行，重点研究影响断裂的因素中钢材和焊缝金属的重复载荷、多轴度、缺口断裂韧性值的影响。・循环载荷的影响 - 单调拉伸载荷、循环载荷后拉伸载荷（焊缝中重复+1%⇔-1%应变5次后的单调拉伸 - 以下称为循环载荷）・多轴性 - 梁构件的宽度 -厚度比D/t=2,3,5（0.7σy柱方向拉伸载荷）·断裂韧性-试验片温度室温、低温（一般情况下，断裂韧性随温度降低而降低。因此，断裂韧性随试验片温度的变化而变化。低温试验时的温度是根据夏比冲击试验结果得到的能量转变来确定的（温度为-40℃。）实验结果是，即使在单调载荷下在焊缝中形成机械缺口作为初始缺陷，焊缝也会在母材中断裂。另一方面，当反复加载时，焊接部分在室温和低温下都会断裂。对比室温和低温试验，室温下重复加载导致韧性断裂，断裂面呈韧性；而低温重复加载则导致高应力脆性断裂，断裂面呈脆性。在高应力脆性断裂的情况下，伸长率明显低于韧性断裂，吸收的能量也减少到韧性断裂的一半以下，这通过应变计测量和残余应变测量得到证实。这些实验表明，当构件受到重复载荷达到屈服程度时，例如在地震期间，当断裂韧性较低时，可能会发生高应力脆性断裂。关于多轴度的影响，发现试件存在焊接缺陷，因此目前正在对试件进行再制造。我们计划发表一篇论文以及这些测试的结果。未来，我们计划进行进一步的实验和分析，以量化低应力脆性断裂发生的条件。