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10
15d
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図‑3.35.2 MI Mpc −d /dpc 関係（STKR400 ）
写 真 一3.5 実 験 状 況
写 真 一3.6.1 破 壊 状 況（SUS304 ）
写 真‑3.6.2 破 壊 状 況（SUS304N2 ）
／ … … 議 i 乙ﾑﾑﾑ し]ﾉ
二^OM:ｾ ……… 万
写真 一3.6.3 破壊状況（STKR400 ）
3 4 円 形 中 空 断 面 部 材
3. 4. 1 短柱圧 縮試 験によ るCi, C2の決定
円形 中空断面部材は軸方向力 と曲げﾓｰﾒﾝﾄ が同時に作用する場合を想定して その最大 耐力 と変 形能力 を 実験によって 確認す る｡ 部材はｽﾃﾝﾚｽ 鋼S U S 3 04
製 部材とSUS304N2 製部材 の2 種類を 扱う｡ こ れらは､ 圧延 材を ﾌﾟﾚｽ 成 形しｼｰﾑ を 溶接し た後固溶化熱処理を 施した ものであ る｡ 実験は正方形 中空断 面 部材と同様に､ まず短 柱圧縮試験を 行い 径厚比を ﾊﾟﾗﾒｰﾀ として､ 応力 上昇 率と の関係式（2.13）式を 実験的に求 める｡
1 ）素 材 試 験
素 材 試 験 は 各 部 材 よ り 採 取 し たJ I S Ｚ2201 1 2 号 試 験 片 で 行 っ た｡ 試験 片 数 は 径 厚 比 毎（SUS304:D/t ＝25〜106､SUS304N2:D/t ＝20〜55 ） に3 片 づ つ 採 取 し､S U S 3 0 4 部 材 で は計2 7 片､SUS304N2 部 材 で は 計2 4 片 で あ
る｡
径 厚 比 毎 の平 均 値を 表‑3.11 に 示 す｡ 引 張 試 験 に よ っ て 得 ら れ た 応力 −歪 曲線 を
図 一3.36.1（SUS304 ）､図‑3.36.2 （SUS304N2 ）に 示 す｡ 試 験 体 名 は 材質（SUS304 はC､SUS304N2 は ＣＮ ）で 表 す｡ S U S 3 0 4 は歪 ｹﾞｰ ｼﾞの みで 測 定 し た た め､5
％ま で の 歪みに 留 ま っ た｡ し か し､SUS304N2 は の び 計 に よ り 一 様伸びま で 測 定 で き た｡
S U S 3 0 4 で は 固 溶 化 熱 処 理 を 施 し て あ るた め､ ほ ぼ 設 計 基 準 強 度 Ｆ 値（ こ の 場 合2.4 ｆ 7 cm^ ） と 一 致 し て い る｡ し か し､SUS304N2 で は Ｆ 値 （3.3 Ｄ cm'^ ）を 遥 か に 越え た値（Gy ＝4.16 f / cm^ ）と な っ て い る｡ 応力 −歪 関 係 で は 径
厚 比 の変 化 に 伴 う 明 確 な 関 係 は 見 い だ せ な い が､ 図 か ら もわ か るよ う に､S U S 304 で は 降 伏 点 で 約1 5 % の ば ら つ き が み ら れ る｡ ま た 降 伏 比（(Jy /O‑｡ ）はs uS 3 0 4 が0.3 〜0.4 と な って い る の に 対 し､SUS304N2 で は0.5 以 上 に な っ て い る｡ 尚､ 表 中 の 伸 び は 破 断 時 伸 び で 一 様 伸 び で は な い｡
表‑3.11 素材試験結果（SUS304,SUS304N2 ）
材質 試験片 板厚(
ｍ) (7uti/㎡
￡y(
％) (:T●∂xtf/cn^
降伏比 伸び(
％)
SUS304 C‑25C‑30C‑34C‑38C‑47C‑55C‑72C‑89C‑1063.23.03.03.03.02.92.93.13.12.472.522.182.232.432.572.192.592.420.220.200.200.210.220.240.230.250.257.257.387.057.107.487,547.646.496.210.340.340.310.310.320.340.290.400.3660.261.865.660.663.558.461.164.265.8
平均 3.0 2.40 0.22 7.12 0.33 62.4
SUS304N2 CN‑20CN‑25CN‑30CN‑35CN‑40CN‑45CN‑50CN‑553.13.13.13.13.13.13.23.14.244.174.454.184.194.11Q.QQ3.970.300.310.290.280.280.300.280.297.907.838.217.987.757.717.687.84O｡540.530.540.520.540.530.520.5147.445.847.147.947.950.049.352.3
平均 3.1 4.16 0.29 7.86 0.53 48.5 の:0.1% offset 値(tf/cn^) E＝1970 （tf/cnf ）
4
m
︵Ｐ／Ｊ5︶ Ｄ
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＼89 卜ﾄﾄﾒ･ Ｃ 半me
3
図‑3.36.1 応力 −歪 関係（SUS304 ）
4
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10 20 30
図‑3.36.2 応力 −歪関係（SUS304N2 ） 40
ε （% ） 50
2) 試 験 体
試 験 体 の 形 状 を 図‑3.37 に 示 す｡
種 類 は 径 厚 比 を ﾊﾟﾗﾒｰﾀ と し て ，
S U S 3 0 4 ：Dlt ＝2 5, 3 0, 34, 38, 47, 55, 7 2, 8 9, 1 0 6
SUS304N2 ：Dﾉt ＝2 0, 2 5, 3 0, 3 5, 4 0, 4 5, 5 0,5 5 で あ る｡ 試 験 体 の 長 さ Ｌ は い ず れ も 直 径 の3 倍 と し た｡
D
/ 二t 匹
図‑3.37 試 験 体 形 状
3 ）試 験方 法
試験 装 置 と 測 定 方 法 は3.3.1 3 ） の 図 一3.22に 示 す 通 り で あ る｡
測定 は､ 圧 縮荷 重 と 縮 み 量を 実測 し､ 応力 度（（r ）と 歪 度 （ ε）を 求 め る｡
4 ）試 験 結 果
試験 体 及 び 試 験 結 果 を 表‑3.12 （SUS304 ）､ 表‑3.13 （SUS304N2 ）に 示 す｡ 短 柱 圧 縮 試 験 の応 力 −歪 関 係 よ り得 ら れ た 降伏 応 力 度s ら（0.1 ％offset 値 ） と 最 大 圧 縮 応 力 度Ou と の 関 係を､ 応 力 上 昇 率S ＝Oul sOyと し て 表 す｡
ま た､ 座 屈 ﾊﾟﾗﾒｰﾀa （2.2.2:2.12 式 参 照 ） の 値 も示 す｡
実 験 よ り 得 ら れ た 短 柱 の 応力
−
歪 関 係 を 図 一3.38.1〜 図 一3.38.8 （SUS304 ）､ 図 一3.39.1〜 図 一3.39.8（SUS304N2 ）に 示 す｡
降 伏 点 了町 と そ れ に対 応 し た｡り に よ っ て 無 次元 化 し たOlsOy −ε/げy 関 係を 全 試 験 体を 比 較 し て 図 一3.40.1（SUS304 ）､ 図 一3.40.2（SUS304N2 ）に 示 す｡
応力 −歪 関係 の ｸﾞﾗﾌ から､ 径 厚 比を ﾊﾟﾗﾒｰﾀ と し た と き の違 いを 読 み 取 る こ
ｉｉ
とが出来る｡ 径厚比が小 さくな るほど最大応力度 と歪度 が大きくなる傾向 は示 して いるものの､ 正方形 中空断 面部材ほで 明確な対 応は示 してお らず､ 破 壊ﾓｰ ﾄﾞの影 響を大き く受 けてい る｡ 径厚 比の変 化に対する最大応力 の変化 は比較的 少ないが､
変形能力（ 最大応力 度に対応す る歪度 ）は径厚比に大き く依存してい る｡
S U S 3 0 4 で は径厚比の範囲が広いに もかかわらずOulsOy がl 以 上となってお り､SUS304N2 より応力 上昇率 が大きい｡ 変形能力 は両者にそ れほど差 異は みられない｡
各試験体の破壊ﾓｰ ﾄﾞは表‑3.13と表‑3.14に示し たように径厚 比と の密接な関係 はみられない｡ しかし前 述のように不伸 張型ﾓｰ ﾄﾞ（ 三 角形､ 四角形 ）は伸張型ﾓｰ ﾄﾞ（ 円形 ）に 比べて 最 大応力 度 が低下 す る傾向があ る｡ そ の状況を 写真‑3.7.1
（SUS304 ）､写真‑3.7.2 （SUS304N2 ）に示す｡
応力上昇 率の逆数l/S と座屈 ﾊﾟﾗﾒｰﾀ の逆数I/a との関係を ﾌﾟﾛｯﾄ す ると図一3.41.1
（SUS304 ）､図‑3.41.2 （SUS304N2 ）に なり これらはほぼ直線 関係にな る｡ こ れを 直線回帰す ると次式を 得 る｡
S U S 3 0 4 一1
‑ｰ ＝0.3268 ＋6.6691‑
S a
( 標 準 偏 差 S ＝0.01444)S U S 3 0 4 N 2 ：
ま･＝0.3928 ＋4.5355 2･
Ｓ ａ
（ 標 準 偏 差 S ＝0.02074 ）
ま た､ 文 献6 ） の 実 験 式 を 引 用 し（3.13 ）式 に 示 す｡
Ｓ Ｔ Ｋ400 ：
＝
1一Ｓ 0｡777 ＋1.1819‑･
α
(3.11)
(3.12)
(3.13)
こ れら の式 よりs とI/a の関係を ｸﾞﾗﾌ に表し､S U S 3 0 4 製､S U S 3 0 4N 2 製及び ＳＴＫ400 材の比較を 図‑3.42 に示す｡ またSe −St関 係を図 一3.43に､
Ｓと径 厚比DIt との関係を 図 一3.44に示 す｡
応力 上昇 率Ｓがl.O 以 上 にな る 範 囲は､ 座 屈 ﾊﾟﾗﾒｰﾀ の 逆l/a{ ＝(ら/E)･(
）/t)＼がS U S 3 0 4 では 約0.10 ヽSUS304N2 で は約0.13 とな ってい る(
図 一3.41.1〜2 参照)｡ 図 一3.42からｽﾃﾝﾚｽ 鋼と炭素鋼 の応力 上昇 率 の違い が明 確に表れてい る｡ つ まり､3.12 式より求めた炭素 鋼の応力 上昇率 は1.3 にも満たな
い のに対してｽﾃﾝﾚｽ 鋼は2.0 程度まで 実験で確認さ れてい る｡ こ の関係 は図 一3.44 のS −DIt 関係で 更にそ の違い が確認できる｡ ま た､ 同図から同じ 径厚比に対
す る応力上昇率はS U S 3 0 4 がSUS304N2 を 上回 ってい るこ とが確認 でき た｡
表‑3.12 試 験 体 及 び 結 果 一 覧（SUS304 ）
試験体名 L(mm) ｔ(mm) Ｄ(min)D/t S Cutf/
必 (Tutf/㎡
Ｓ 1
−Ｓ 1− ａ
破壊ﾓｰ ﾄﾞ C −25C
−34C
−38C
−47C
−55C
−72C
−89C
−106 2303003504205006508009503.03.03.03.03.03.03.13.077.2102.1114.6140.2165.2214.2267.7319.025.734.038.246.755.171.486.5106.32.442.092.122.532.592.042.422.124.833.513.293.483.292.392.892.431.981.681.551.381.271.171.191.170.500.600.650.730.790.860.840.860.0320.0380.0430.0580.0720.0790.1130,131
伸 張
三角形 楕円形 伸 張 伸 張 正方形 伸 張 伸 張
表‑3.13 試 験 体 及 び 結 果 一 覧（SUS304N2 ）
試験体名 L(mm) t(mm) D(rora)D/t S (7‑μtf/cfif (7utf/cn^Ｓ 1−
Ｓ 1−α
破壊ﾓｰ ﾄﾞ CN−20CN
−25CN
−30CN
−35CN
−40CN
−45CN
−50CN
−55 1802252703153614054504963.13.13.13.13.13.23.23.160.876.490.0106.4121.2135.5152.6165.719.624.728.734.139.042.948.153.63.573.933.78Q.Ofi4.243.593.974.046.416.125.755.244.985.104.664.671.801.561.521.321.171.421.171.150.560.640.660.760.860.700.850.870.0420.0520.0650.0720.0830.0890.0970.108 楕円形
楕円形 三角形
伸 張
三角形 三角形 三角形 三 角形
八 o
6
4／w ｏ
2
0
0 2 4 6 8ε 10
% ） 図 一3.38.1 a −e 関 係 （C‑25 ）
ｋＵ
｢Ｉﾍ｣こ︶
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｀^ ら Ｑ
4
2
0
% ）
図 一3.38.3 a ｰ ε関 係 （C‑38 ）
6
4／ｎ︶ ｏ
2
0
0 2 4 6 8 10
ε （% ） 図 一3.38.5 o −e 関 係 （C‑55 ）
6︵1ぺこ︶
ｂ 4
2
0 8Ｃ
％
図‑3.38.2 o −ε関 係（C‑34 ）
6︵1など
ｂ
4
2
0
0 2 4 6
8ε 1 0幻ぐ
図 一3.38.4 o −e 関 係（Ｃ‑47 ）
VＯ︵｀｡ぺｔ︶
ｂ 4
2
0
0 2 4 6 8 10
e （% ）
図 一3.38.6 o −e 関 係（C‑72 ）
vｏ︵1ぺｔ︶ｔ
4
2
0
ε （% ） 図 一3.38.7 a − ￡関 係 （C‑89 ）
00 ＶＯ
︵ｐ／ｐ︶ ｘ＞
4
2
0
e （% ） 図 一3.39.1 O −E 関 係 （ＣＮ‑20 ）
8 6
︵1ぺｔ︶ｂ
4
2
0
0 2 4 6 8 10 e （% ） 図‑3.39.3 a −E 関 係 （ ｃ Ｎ‑30 ）
vｏ
︵ｌｙこ︶
ｔ 4
2
0
0 2 4 6 8 10
ε （% ）
図‑3.38.8 o −e 関 係（Ｃ‑106 ）
8 6
︵1｀ｔ︶ ｂ
4
2
0
00 ＶＯ
︵Ｆ／ｎ︶ Ｄ
4
2
0
0 2 4 6
Ｏ ｊ1鴎8
Ｅ
図‑3.39.5 o −e 関 係 （CN‑40 ）
一 00
︵ﾊ︶こ︸︶
ｂ 6
4
2
0 2 4 6 8 10
e （% ）
図 一3.39.2 aｰ ￡関 係（CN‑25 ）
8 6
︵Ｐ／Ｊ？︶ Ｄ
4
2
0
0 2 4 6 8 10 ε （% ） 図‑3.39.4 o −e 関 係 （CN‑35 ）
0 8ε
% ）
図‑3.39.7 a −e 関 係（ＣＮ‑50 ）
8 6
︵1ぺｔ︶ ｂ
4
2
0
0 2 4 6
8ε 10
％ ）
図 一3.39.6 o −e 関 係 （ＣＮ‑45 ）
00 ^
︵Ｆ／Ｊｉ︶ 9
4
2
0
0 2 4 6
8ｅ 10
% ） 図 一3.39.8 aｰe 関 係 （CN‑55 ）
ヤぐｂ
2.0
1.5
1.0
0.5
0 ．0
0
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ｂ 1.5
1.0
0.5
0 ．0
−− ﾌﾍ︷叩ぺ↑
1.5
1 ．0
0.5
0｡ 0 0
1.5
1.0
0.5
000
00
．00
0.05 0｡ 1 0 0.15
図‑3.41.1 l/S −l/a 関 係（SUS304 ）
0.05 0 ．10 O｡15
図 一3.41.2 ＼/S−l/a 関係（SUS304N2 ）
1 ／
1 ／
0｡
α
0｡
α
20
20
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… … … … ｿﾞ ﾆ. . 乙ﾆｰ こ べ … … … χ… ……
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卜､ ｙ ﾌﾞ]ﾝ ﾋﾞ ＼ ＼ ． ＼ﾍﾍ 七^ ＼ ： ＼ ： ＼'
f^､ ： ヽ､ ： ＼､
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ヽ∵‥ ‥ ‥ ‥‥1 … … ＼ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥ ‥‥
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図 一3.40.1
10 20 30
び几〇y −e/正y 関 係（SUS304 ）