第 5 章 面外ガセットすみ肉溶接継手・ルート破壊の疲労強度評価
5.6 応力集中係数αの算定式の検討
5.6.3 他の因子の影響
幅 方 向 溶 け 込 み 量 Pw t（ 両 側 の 溶 込 み の 合 計 ）， 主 板 厚 tm， ガ セ ッ ト 板 厚 tg， 溶 接 脚 長 比 wr，ル ー ト ギ ャ ッ プ 幅 g に つ い て も 同 様 に 整 理 し ，無 次 元 化 応 力 集 中 係 数（ 補 正 係 数 ）と 各 因 子 の 関 係 を 求 め た ．そ れ ら の 結 果 を図 -5.19〜 図 -5.23 に 示 す ．溶 込 み 深 さ に 対 す る 補 正 係 数 Fw t，板 厚 に 対 す る 補 正 係 数 Ft m，ガ セ ッ ト 厚 に 対 す る 補 正 係 数 Ft g， 溶 接 脚 長 比 に 対 す る 補 正 係 数 Fw r， ル ー ト ギ ャ ッ プ 幅 に 対 す る 補 正 係 数 Fgは ， そ れ ぞ れ 式(5.8)〜(5.12)で 与 え ら れ る ．
(a) S/tmご と の 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と Pw l/tmの 関 係 (b) Zと S/tmの 関 係 図 -5.18 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と Pwl/tmの 関 係
0 2 4
0 0.5 1 1.5
Pwl/tm
無次元化応力集中係数
0.0044(Pwl/tm 4)4+0.334 0.0023(Pwl/tm 4)4+0.334 0.0008(Pwl/tm 4)4+0.334
○ S/tm =0.2 △ S/tm =0.6 □ S/tm =1.1 Pwt=e=0 tm=10 tg =16
wr=1 g=0.2
0 0.4 0.8 1.2
0 0.002 0.004 0.006
S/tm
Z
0.0027(S/tm)2 0.0075(S/tm)+0.0059
Pwt=e=0 tm=10 wr=1
g=0.2 tg=16
図 -5.19 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と Pwt/tmの 関 係
0 1
0 0.5 1
Pwt/tm
無次元化応力集中係数
0.161(Pwt/tm)2 0.046(Pwt/tm)+0.996 S=6 Pwl=e=0 tm=10
tg=16 wr=1 g=0.2
図 -5.20 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と tmの 関 係
0 2 4
0 0.5 1
tm/10
無次元化応力集中係数
0.058(tm/10)2 0.398(tm/10)+1.330 S/tm=0.6 Pwl=Pwt=e=0 tg=16
wr=1 g=0.2
図 -5.21 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と tg /tmの 関 係
0 1 2 3
0 0.5 1
tg/tm
無次元化応力集中係数
0.048(tg/tm)+0.902
S=6 Pwl=Pwt=e=0 tm=10
wr=1 g=0.2
0.161 0.046 0.996 5.8 0≦Pw t/tm≦1.4
幅 方 向 の 溶 接 溶 込 み が 深 く な る に し た が っ て ， 応 力 集 中 係 数 は 低 く な っ て い る ．
0.058 /10 0.398
10 1.330 5.9
10≦tm≦36
図 -5.22 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と wr=Sm/Sgの 関 係
0 1 2
0 0.5 1
wr=Sm/Sg
無次元化応力集中係数
0.116(Sm/Sg)+0.883
0.220(Sm/Sg)2 0.948(Sm/Sg)+1.728
S=6Pwl=Pwt=e=0 tm=10
tg=16 g=0.2
図 -5.23 無 次 元 化 応 力 集 中 係 数 と g / Sgの 関 係
0 0.2 0.4
0 0.5 1
g/Sg
無次元化応力集中係数 1.0
0.774(g/Sg)+0.869
S=Sg=6 Pwl=Pwt=e=0
tm=10
tg=16 wr=1
主 板 が 厚 く な る に し た が っ て ， 応 力 集 中 係 数 は 低 く な っ て い る ． こ れ は 主 板 が 厚 く な る に し た が っ て ， 相 対 的 に 溶 接 部 へ 流 れ る 応 力 の 割 合 が 小 さ く な る た め と 考 え ら れ る ．
0.048 0.902 5.10
1≦tg/tm≦2.4
ガ セ ッ ト 板 が 厚 く な る に し た が っ て ，応 力 集 中 係 数 も 高 く な る 傾 向 が 認 め ら れ る が ， そ の 影 響 は 小 さ い ．
0.116 0.883 5.11
0.5≦wr≦1
0.220 0.948 1.728 1≦wr≦2
こ こ で は ，溶 接 サ イ ズ を 6mmで 一 定 と し て ，脚 長 比 を 変 え て い る ．主 板 側 の 脚 長 を 大 き く す る こ と に よ り 溶 接 部 へ 応 力 の 流 れ が 緩 や か と な る た め ，Sm/Sgが １ を 超 え る 領 域 で は Sm/Sgが 大 き く な る に し た が っ て 応 力 集 中 係 数 は 小 さ く な っ て い る ．Sm/Sgが 1 以 下 の 領 域 で は ，Sg の み が 大 き く な る た め 多 少 で は あ る が ，Sm/Sg が 小 さ く な る に し た が っ て 応 力 集 中 係 数 も 小 さ く な っ て い る ．
1 5.12
0.03≦g/S≦0.17 0.774 / 0.869 0.17≦g/S≦0.33
ギ ャ ッ プ が ガ セ ッ ト 側 脚 長 の 0.2 倍 を 超 え る と 応 力 集 中 係 数 が 高 く な っ て い る ． こ れ は ギ ャ ッ プ が 広 く な る に し た が っ て 実 質 の 溶 接 サ イ ズ が 小 さ く な る た め で あ る ．0.2 以 下 で は 応 力 集 中 係 数 が ほ ぼ 一 定 と な っ て い る が ， こ れ は 有 効 切 欠 き 応 力 を 求 め る 際 に ル ー ト 先 端 に 設 け る 円 孔 の 半 径 を 1mm（ 直 径 2mm） と す る た め で あ る ．2mm の ギ ャ ッ プ が あ る 場 合 の g/Sgは 0.33 で あ る ．
以 上 の 因 子 の 他 に も ，ガ セ ッ ト 長 lgに よ っ て も ル ー ト 先 端 の 有 効 切 欠 き 応 力 は 影 響 を 受 け る と 考 え ら れ る ．し か し ，こ の 影 響 は ガ セ ッ ト 長 lgが 極 端 に 短 い 場 合 に 生 じ る も の の ， こ こ で 用 い た 基 本 モ デ ル 程 度 の 長 さ 以 上 で あ れ ば ，図 -5.24 に 示 す よ う に そ の 影 響 が 小 さ い こ と を 解 析 に よ っ て 確 か め て い る ．