結論

  本 研 究 で は ， 未 溶 着 部 を 有 し ， ル ー ト を 起 点 と す る 破 壊 が 生 ず る 各 種 溶 接 継 手 の 疲 労 強 度 評 価 法 を 提 示 す る こ と を 目 的 と し た ． ま た ， 未 溶 着 部 を 有 す る 縦 継 手 と 完 全 溶 込 み 横 継 手 の 疲 労 強 度 に 対 す る ブ ロ ー ホ ー ル の 影 響 が 異 な る 原 因 に つ い て 検 討 し た ．   各 章 で 得 ら れ た 結 果 は 以 下 の 通 り で あ る ．

第 1 章 「 序 論 」で は ， 未 溶 着 部 を 有 す る 溶 接 継 手 の ル ー ト き 裂 や 疲 労 破 壊 に つ い て の 各 種 基 準 類 や 既 往 の 研 究 事 例 を 取 り ま と め ， 未 検 討 の 課 題 を 述 べ た ．

第 2 章 「 余 盛 と 未 溶 着 を 有 す る 横 突 合 せ 溶 接 継 手 の 疲 労 強 度 評 価 」で は ， 疲 労 試 験 お よ び 破 壊 力 学 の 手 法 を 用 い た 疲 労 き 裂 進 展 解 析 を 行 い ， 余 盛 と 未 溶 着 を 有 す る 横 突 合 せ 溶 接 継 手 の 疲 労 強 度 を 明 ら か に す る ， ま た そ の 疲 労 強 度 評 価 式 を 提 示 す る こ と を 目 的 と し て ， モ デ ル 試 験 体 の 疲 労 試 験 と 疲 労 き 裂 進 展 解 析 を 行 っ た ． さ ら に ， 長 寿 命 域 で の 疲 労 試 験 を 行 い ， 未 溶 着 か ら の 疲 労 き 裂 発 生 限 界 に つ い て も 検 討 し た ． こ こ で 得 ら れ た 主 な 結 果 は 以 下 の 通 り で あ る ．

(1) 溶 接 余 盛 が 存 在 す る こ と で 疲 労 強 度 は 向 上 す る ． た だ し ， 余 盛 に よ っ て 増 加 す る の ど 厚 の す べ て が 疲 労 強 度 向 上 に 寄 与 す る こ と は な い ．

(2) 未 溶 着 部 に ギ ャ ッ プ が あ る 場 合 の 疲 労 強 度 は ， な い 場 合 に 比 べ て 若 干 高 く な る こ と も あ る が ， そ の 影 響 度 は 小 さ い ．

(3) 未 溶 着 部 先 端 に は 圧 縮 残 留 応 力 が 存 在 す る た め ， 疲 労 強 度 は 応 力 比 の 影 響 を 受 け や す い ．

(4) 未 溶 着 を き 裂 と 見 な し て ， 応 力 拡 大 係 数 範 囲 を 計 算 す る こ と に よ り ， 疲 労 き 裂 の 発 生 限 界 を 評 価 で き る ．

(5) 未 溶 着 を き 裂 と み な し ， 破 壊 力 学 の 手 法 で 疲 労 き 裂 進 展 解 析 行 う こ と に よ り ， 精 度 よ く 疲 労 強 度 ・ 疲 労 寿 命 を 推 定 す る こ と が で き る ．

(6) 継 手 の 板 厚 ， 溶 接 余 盛 の 寸 法 ・ 形 状 と 偏 心 ， 未 溶 着 長 さ と 偏 心 ， ギ ャ ッ プ 幅 を パ ラ メ ー タ と し た 疲 労 き 裂 進 展 解 析 を 行 い ，そ の 結 果 に 基 づ い て 疲 労 強 度 評 価 式 を 提 示 し た ．こ の 評 価 式 か ら 推 定 し た 疲 労 強 度 と 解 析 お よ び 疲 労 試 験 か ら 得 ら れ た 疲 労 強 度 を 比 較 す る こ と に よ り ， 評 価 式 の 有 用 性 を 確 か め た ．

第 3 章 「 疲 労 強 度 へ の ブ ロ ー ホ ー ル の 影 響 が 継 手 形 式 に よ っ て 異 な る 原 因 」で は ，

部 分 溶 込 み 縦 方 向 溶 接 継 手 と 完 全 溶 込 み 横 方 向 溶 接 継 手 の 疲 労 強 度 に 対 す る ブ ロ ー ホ ー ル の 影 響 の 違 い を ブ ロ ー ホ ー ル に よ る 応 力 集 中 と 残 留 応 力 に 着 目 し て ， 解 析 的 に 検 討 し た ． す な わ ち ， 種 々 の 形 状 ・ 寸 法 の ブ ロ ー ホ ー ル を 有 す る 溶 接 継 手 の 応 力 集 中 に 対 す る 未 溶 着 部 の 影 響 と 未 溶 着 部 を 有 す る 縦 方 向 溶 接 継 手 と 完 全 溶 込 み 横 方 向 溶 接 継 手 の 残 留 応 力 を 解 析 的 に 求 め た ． こ こ で 得 ら れ た 主 な 結 果 は 以 下 の と お り で あ る ．

(1) ブ ロ ー ホ ー ル に よ る 応 力 集 中 は ， そ の 形 状 が 細 長 い ほ ど ， 高 く な り ， 最 大 の 応 力 集 中 は ブ ロ ー ホ ー ル の 側 壁 で 生 じ る ．

(2) ブ ロ ー ホ ー ル の 寸 法 が 応 力 集 中 に 与 え る 影 響 は ， 形 状 の 影 響 に 比 べ て 小 さ い ． (3) ブ ロ ー ホ ー ル に よ る 応 力 集 中 に 対 す る 継 手 寸 法 の 影 響 は ほ と ん ど な い ．

(4) ブ ロ ー ホ ー ル に よ る 応 力 集 中 に 対 す る 未 溶 着 部 の 影 響 は ほ と ん ど な い ．

(5) 部 分 溶 込 み 縦 方 向 溶 接 継 手 は ， 高 い 応 力 集 中 が 生 じ る ブ ロ ー ホ ー ル の 側 壁 に 高 い 引 張 残 留 応 力 が 生 じ る ．

(6) 完 全 溶 込 み 横 方 向 溶 接 継 手 で は ， 高 い 応 力 集 中 が 生 じ る ブ ロ ー ホ ー ル 側 壁 に 小 さ い も の の 圧 縮 の 残 留 応 力 が 生 じ る ．

(7) 結 論(5)と(6)が ，部 分 溶 込 み 縦 方 向 溶 接 継 手 と 完 全 溶 込 み 横 継 手 で ，疲 労 強 度 に 対 す る ブ ロ ー ホ ー ル の 影 響 が 異 な る 原 因 と 考 え ら れ る ．

第 4 章 「 荷 重 非 伝 達 型 す み 肉 溶 接 十 字 継 手 ・ ル ー ト 破 壊 の 疲 労 強 度 評 価 」で は ， す み 肉 溶 接 の ル ー ト か ら の 疲 労 き 裂 の 発 生 と す み 肉 溶 接 内 の 進 展 に 着 目 し た 疲 労 試 験 を 行 い ，FE 解 析 に よ り 主 板 と 溶 接 部 で の 荷 重 の 分 担 を 求 め ，そ れ に 基 づ い た 荷 重 非 伝 達 型 す み 肉 溶 接 十 字 継 手 の す み 肉 溶 接 疲 労 破 壊 を 対 象 と し た 疲 労 強 度 評 価 法 を 提 示 し た ． こ こ で 得 ら れ た 主 な 結 果 は 以 下 の 通 り で あ る ．

(1) 荷 重 非 伝 達 型 す み 肉 溶 接 十 字 継 手 の す み 肉 溶 接 破 断 が 全 寿 命 に 占 め る 割 合 は 30％ 程 度 で あ る ．

(2) 荷 重 非 伝 達 型 す み 肉 溶 接 十 字 継 手 の ル ー ト 疲 労 き 裂 の 進 展 経 路 は ， 荷 重 伝 達 型 十 字 継 手 と 同 様 に 未 溶 着 部 先 端 か ら 荷 重 直 角 方 向 に 進 展 す る ．

(3) 形 状 を パ ラ メ ー タ と し た FE 解 析 を 行 い ，荷 重 非 伝 達 型 十 字 す み 肉 溶 接 継 手 の 溶 接 部 へ 伝 達 さ れ る 荷 重 分 担 率 α を 求 め る た め の 算 定 式 を 示 し た ．な お ，こ こ で 対 象 と し た 継 手 の 寸 法 は ，主 板 厚 Tm が 6~36mm，付 加 板 厚 Taが 6~24mm，溶 接 サ イ ズ Sが 3~8mm， 溶 接 脚 長 比 Sa/Smが 0.50~2.00で あ る ．

(4) 荷 重 非 伝 達 型 す み 肉 溶 接 十 字 継 手 の す み 肉 溶 接 ル ー ト 破 壊 を 対 象 と し た 疲 労 強

度 評 価 法 に つ い て ， の ど 断 面 応 力 範 囲 を 照 査 応 力 と し ， 強 度 等 級 H の 疲 労 設 計 曲 線 を 用 い れ ば ，安 全 側 の 評 価 と な る こ と を 実 験 結 果 と 比 較 す る こ と に よ っ て 確 か め た ．

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 」で は ， ル ー ト 破 壊 し た 疲 労 試 験 デ ー タ を 収 集 し ，主 板 公 称 応 力 ，ホ ッ ト ス ポ ッ ト 応 力 ，参 照 点 応 力 ， 有 効 切 欠 き 応 力 を 用 い て 疲 労 試 験 デ ー タ を 整 理 し た ． そ し て ， 疲 労 試 験 デ ー タ の 整 理 結 果 と パ ラ メ ト リ ッ ク な FE 解 析 結 果 に 基 づ き ， 有 効 切 欠 き 応 力 と 応 力 勾 配 を 用 い た 疲 労 強 度 評 価 法 を 検 討 し た ． 本 研 究 で 得 ら れ た 主 な 結 果 は 以 下 の 通 り で あ る ．

(1) 面 外 ガ セ ッ ト 溶 接 継 手 が ル ー ト 破 壊 す る 場 合 の 照 査 応 力 範 囲 を 主 板 公 称 応 力 ， ホ ッ ト ス ポ ッ ト 応 力 ，有 効 切 欠 き 応 力 と し た 場 合 ，疲 労 試 験 デ ー タ の ば ら つ き が 大 き い ．ま た ，1mm 法 で 整 理 す る と デ ー タ の ば ら つ き は 多 少 小 さ く な る も の の ， 止 端 が 疲 労 破 壊 の 起 点 と な る 場 合 の デ ー タ の ば ら つ き に 比 べ る と 大 き い ． (2) 有 効 切 欠 き 応 力 と 応 力 勾 配 を 利 用 し て 修 正 応 力 範 囲 を 定 義 し ， そ れ を 用 い て 面

外 ガ セ ッ ト 溶 接 継 手 が ル ー ト 破 壊 す る 場 合 の 疲 労 強 度 評 価 を 行 う 方 法 を 提 案 し た ．修 正 応 力 範 囲 は ，主 板 公 称 応 力 範 囲 に 疲 労 強 度 減 少 係 数 を 乗 じ た も の で あ る ． (3) 疲 労 強 度 減 少 係 数 を 応 力 集 中 係 数（ ル ー ト の 有 効 切 欠 き 応 力 ／ 主 板 の 公 称 応 力 ）

の み で 算 出 す る 経 験 式 を 示 し た ．

(4) 溶 接 サ イ ズ ， 長 手 方 向 溶 接 溶 け 込 み 量 ， 幅 方 向 溶 接 溶 け 込 み 量 ， 主 板 厚 ， ガ セ ッ ト 長 さ ， ガ セ ッ ト 板 厚 ， 溶 接 脚 長 比 ， ル ー ト ギ ャ ッ プ 幅 を パ ラ メ ー タ と し た FE 解 析 を 行 い ， 面 外 ガ セ ッ ト 溶 接 継 手 の ル ー ト 部 の 応 力 集 中 係 数 を 求 め る た め の 算 定 式 を 示 し た ．

(5) 照 査 応 力 を 修 正 応 力 範 囲 と し ，そ れ を 求 め る た め の 算 定 式 を(3)，(4)で 示 し た 結 果 に 基 づ い て 提 案 し た ． ま た ， そ の 際 の 疲 労 強 度 曲 線 を 200 万 回 疲 労 強 度 135N/mm²， 傾 き 3 と 提 案 し た ．

以 上 の よ う に ， 未 溶 着 部 を 有 し ， ル ー ト を 起 点 と す る 破 壊 が 生 ず る 各 種 溶 接 継 手 の 疲 労 強 度 評 価 法 を 提 示 し た ． 今 後 ， こ れ ら の 評 価 法 の 精 度 を 向 上 し て い く 必 要 が あ る と 考 え て い る ．