高炉厚板鋼板の機械的性質と応力-ひずみ関係の数式表示

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

【

報

　

告

1

VDC ：

624

．

014

．

2 ：624

．

042

．

044 日本 建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第

398

号

・

19S9 年 4 月

高 炉 厚

板

鋼

板

の

_{機械 的性 質}

と

応 カ

ー

ひ

ず

み

_関

係

の

数 式

_表

示

正

会 員

正 会 員 正 会 員

青

加

丁

木

藤

博

文

＊

勉

＊ ＊

峰

＊ ＊ ＊

　

1．

緒 　 言

　鋼素

材

の

_機

械 的 性 質

は，

通 常 単 純 引張 試 験

に

よ

っ て

知

ること がで き る

。

素

材 引 張 試 験

は

鋼 材

ミルメ

ー

カ

ー

な ど

に よっ て 日

常 的

に

行

わ れ

，

膨 大 な 資

料

を

得

てい る

。

しか し

，

応 力

とひず みの

関 係

を

確

定

す る

特性 値

と してま と め ら れ たデ

ー

タ は ほと ん ど ない に

等

しい

。

これ は

，

ミ ル メ

ー

カ

ー

に お ける

素 材 引 張 試 験

が

鋼 材 規 格

の

合否 判 定

と

製 品

の

品 質 管 理 を 主 目 的 と

して

行

わ れて いるの で

，

その

結 果

は設

計 者

が

有 効

に

利

用で き る

形

に

整 理

さ れ な いま ま

処 分

さ れて し ま うの が

現 状

で

あ

ろう

。

　

鋼

素

材

の

機 械 的性 質

，

と

くに

．

応 力 と

ひ

ず

み の

関 係

が

構

造

物

の

_終

局

耐 力

や

変

形

能 力

に

重 大

な

影 響 を

及ぼすこ と は

既

に

多

くの

_{論 文}

で

指

摘

され1

−

S｝ ，

設

計者

の

間

で も

認 識

が

深

まっ て いる。

一

方

，

鋼 構造

の

設

計体 系

は

許容

応 力 度

設 計 法

か ら

限 界 状 態 設 計 法

へ と

_{移 行}

しつ つ あ るのが

世 界

的 趨 勢

で

あ

り，

鋼 材

の

機 械 的 性 質

の バ ラ ツ

キ

につ い て

も

少

し

ず

つ では

あ

るが

明

らか にさ れて きた4

”

5 ）

。

　

こ の よ う な

状

況 を

背 景

に

RILEM

（

the

　

International

Union

　of　

Testing

　and 　

Research

　

Laboratories

　

fQr

　

Mate−

rials　and 　

Structures

_）

_{で は}

1985

_年

_に

TC

　

83−CUS

　

_〈

Char−

acterization



of　ultimate



limit

　state

_performance

of

metals

_，

_{加 藤}



_勉

_委

_{員 長}

ほ か

委

員

8

名 ）

を 設

置

し，

構

造

設 計 者

の

_視

_点

に

立

っ た

金 属

材料 引

張 試 験 方 法

の

提 案

，

応

カ

ー

ひ

ず

み

関 係

の

_{数 式}

表

_示

と

標

準 化

，

応

カ

ー

ひ

ず

み

関 係

の

国 際 比

較

，

な ど を

目

的

と し て

3

年

間

の

活動

を

行

っ た。 そ こ で

，

引 張 試 験 方 法

が

一

応 成 案

とな っ た のを

機 会

にG 丿

，

RILEM

／

TC

　

83

に

対 応

す る

国 内 委 員 会

と して

（

社 ）

日

本

鉄 鋼 協 会

に

「

構 造 用 鋼 材

の

機 械 的 性 質

に

関

する

調 査 研

究

委

員 会

」 （

加

藤 　

勉

委

員 長

）

を

設

け， い くつ か の

調 査

研

究

を

行

っ た。 そ の

1

つ と し て，

厚 板 鋼 板

に つ い て

RILEM

　recommendation の

試 験 方 法

に

従

っ た

引 張 試 験

を 実 施 し

_，

応 力 とひ

ず

みの関 係の数 式

表

示 を

試

み た

。

本

報

告

は そ の

結

果

を ま と め，

考

察

を

加

え た もの で あ る

。

　

2．

試 験

の

方 法

　

2．

1

　 試 験 片の個 数 と 形 状 　＊ _{横 浜 国 立 大 学 　教 授}

・

］／博 ＃ _{東 京 大} 学　教授

・

工 博 ＊ “ _{横 浜 国 立 大} 学 　大 学 院 生 　 （1998 年 9 月 22 日原 稿 受 理

，

1989 年 1 月 31 口採 用 決 定 〕

　 試 験 片

は

Table

　

l

に

示

し た よ うに

，

高 炉

メ

ー

カ

ー

6

社

か ら

板 厚

3

区 分 （

6mm

≦1t。≦

12

　

mm

，

19

　

mm

≦：

t

。≦

25

mm

_，

40

　mm _≦3t。≦

60

　mm

_）

で

各

1

種 類

，

鋼 種

は

SS

　

41

と

SM

　

50

　

A

の

2

種 類

で_，

合 計

36

種 類

の

_厚板

鋼

板

か ら

採

取

し た。

同 表

に は ミ ル シ

ー

ト

か ら

化 学 成 分

お よ

び機 械 的

性 質 を転 記

し てある

。

　 試 験 片 形 状

は

Fig

．

1

に

示

し た よ うに

，

板 厚

は 圧

延

し た ま まの

全 厚

と し

，

平 行

部

長

さ

220

　mm

_，

_平

_{行 部 幅}

40

mm の

JIS

　

I

　

A

_{号 （}

JIS

　

Z

　

220

ユ

）

と し た。

試 験 片

は

，

鋼

板

の

圧 延 方 向

と

平 行

に

切

り

出

し た

150mmX600mm

の

短 冊

か ら

各

2

体 ず

つ

加

工 し た

。

な お

，

全

く

同

一

の

試 験 片

を

2

体 用 意

し たが， そ のう ちの

1

体

は

2

．

2

節

で

述

べる

実

験

に，

残

りの

1

体

は

2

．

3

節

で

述

べ る

実 験

に

用

いた

。

　

2

．

2JIS

の

方 法

に

準 拠

し た

引 張 試 験

の

概 要

　

JIS

認 定

工

場

で

実

施

さ れ てい る

引

張

試験

を

再

現

す る た め，

高 炉

メ

ー

カ

ー

の

中

の

1

会社

の

材料検

査 課

に

依 頼

し て

JIS

で

_定

め ら れ た

試

験 方

法

（

JIS

　

Z

　

2241

_）

に

準 拠

し た 日

常 的

な

実 験

の

_流

れの

_中

に

今 回

の

_{試 験 片 も}

一

_{括 し}

て

組

み

込

んで

も

らっ た。

板 厚

が

40mm

未 満

の

試 験 片

に は

平 行 部

に

標

点

間 距 離

200mm

の

伸

び

計

を

装 着

し

，

降 伏 点

まで

2

，

0kgf

／

mmZ

_／

sec の

応 力 増 分 速 度

で， そ れ

以 降

は

試 験 機

の ヘ _ッ

_{ド移 動 速 度}

12e

　mm

／

minite で

自 動 制 御

さ れる

最

大 載 荷 容 量

20tf

か ら

100

　

tf

の

引 張 試 験 機

で

加 力

した

。

実 際

の

載 荷 時 間 を

ス トッ

プ

ウ オッ チ で

測 定

し た ところ，

加 力 開 始

か ら

降 伏 点

まで

約 15

秒

，

降伏

点

か ら

最

大

荷

重

に

達

す る まで

_約

45

秒

，

そ れ か ら 試 験 片 が

破 断

す る まで

約

ユ

0

秒

で

，

合

計

約

70

秒

であっ た。 これ をひ

ず

み

速 度

に

換 算

す る と

，

弾 性

範 囲

で

0

．

000

ユ

／

sec

_，

_{塑 性 域}

で

o

．

oo5

／

sec と なり

，

　

JIS

の

試 験 方 法

で

規 定

さ れ て い る

弾

甘

1

≒

R2S 190 （】40） 220 ±1600 ±i 〔5eo ， 19D （Lao ）

口

昏

「

一

一

一

一

一

一

一

一 ＿

＿

t−一一

一

一

一

一

一

∫一

一

一

一

一一

一

「 」　　 　　　　 　　　　 　　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　　 　　　　 　I L

＿

＿

＿

＿

一

＿

＿

∫ 一一

一一一

一

一

一

一

一

Lm

＿

一

一

一

一

＿

＿

1 「 、

」

皿

皿

　

一

一

一

皿

ノ

N

二

二

…

…

⊃

三

「

」

Fig

．

1

　

Configuration

　of　

the

　speclmen （

JIS

　

l

　

A

_）

一 73 一

N工 工

一

Eleotronio _Library

Tabie

　

1Chemical

composition 　and　rnechanical 　

properties

　of　steeHrom 　

the

　

inspection

　certificates

『P

：

Tiel‘　閃 ユ

”

t 　　　　　τS

’

了

鬯

“

Si匚e　stren81h 　　　　　 EL

：

【10

齒

‘

＆

電L ロn

性 域

1

〜

3

　

kgf

_／

mmz

_／

sec

_（

0

．

00005

〜

0

．

00015

／

sec

_＞

，

塑 性

域

20

〜80

％

／

minite

_（

O．

　

0033−

O

．

　

Ol33

_／

sec

_）

の ひ

ず

み

速

度 範 囲

の ちょう

ど

中

間

の

_値

と なっ て い た

。

荷 重

と

伸 び

の

関

係

は

，

X

−

Y

レコ

ー

ダで

最 大 荷 重 を 過 ぎ

る まで

_{連続 的}

に

記 録

さ れ

，

降 伏 点

や

引 張 強

さ

も自動 的

に

読

み

取

ら れ た。

板

厚

40mm

を

超

す

試 験 片

に つ い て は_， 最 大 載

荷 容

量

200

　

tf

_の

_{引 張 試 験 機 を用}

_い ，

手

動

に よ り

載荷

速 度

をコン

ト

ロ

ー

ル し た

。

ま

た

，

伸

び

計

も

標 点

間 距

離 50mm

の

も

の を

使

用 し， 最 大 荷

重

に達 す る 以

前

に

取

り

外

し た

。

　

2

．

3RILEM

の

試 験 方 法

に

準 拠

した

引 張 試 験

の

_概要

　

試 験 片 平 行 部

に

標 点 間 距 離

50mm

の

伸 び 計

を

装 着

し

，

か つ _，

平 行 部 中 央 表 裏

に

2

軸

ひ

ず

み

ゲ

ー

ジ をてん

付

し た。

加 力

は

電 子 管 平

衡

式

200

　

tf

_{万 能}

_試

_験

_機

_で

_行

_い

，

_{載 荷 速 度}

は ひ

ず

み

硬 化 開 始

まではひ

ず

み

速

度

で

約

0

．

00005

／

sec

_，

そ れ

以 降

は

約

0．

0001

／

sec に な る よ う に ひ ず み ゲ

ー

ジ お よ び

伸

び

計

で コ ン トロ

ー

ル した

。

この

値

は

JIS

の

方 法

に比べ _{る と}

_弾

_{性 範}

_囲で

_約

₁

_／

₂

_，

_塑

_{性 域}

_{で は}

_約

₁

_／

₅₀

_で

_あ

り

，

加 力

開

始

か ら

試

験 片

の

破 断 ま

で

約

40

分 を費 や

し て い る。

加 力

は

連 続 的

に

行

い

，

荷 重

と

伸

び お よ

び

ひ

ず

み を ひずみ

硬 化 開 始 点

まで は

1

秒

間

隔

， それ

以

降

は

2

〜

10

秒

間 隔

で

最 大 荷 重 が 過

ぎ て

明

らか に

試 験 片

に く び れ が

発

生 するまで デ ジ タル量で

記 録

し た

。

　

3．

実 験結果

　

JIS

の

方 法

お よ び

RILEM

の

方 法

そ れ ぞ れ に

よ

っ て 得 ら れ た 実 験

結 果

を

Table

　

2

−

5

にま とめ た

。

こ こ に は_，

単

調

一

軸引張荷

重 下

で の

鋼 材

の

_{応 力}

とひずみ の

関 係 を決

定

す る

特性値

につ い て

，Fig．

2

の

記 号

を

参 照

して

示

して あ る。 こ こ で，

fy

（

ゐ

九 ，　

fYi

）

は

JIS

の

用

語

に よれ ば

降

Table

　

2

_Test

　results 　according 　to　

JIS

　testing　rnethod



_（

SS

　

41

_）

師A距 OF 圏AKERSPEO 旧Eκ 　 畔D

．

8cτ口A し 丁随ICK闢EsS 　 （駟〕 　 竚h （k81〆  ） 　 【ヲ1 〔k曜1ノ回り 　σ5t （ヒgf ノ■ゴ ） 　 「■a寓 （k8蔭ノ面弓 o

．

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聞

夏

〔k‘f〆  ） 『h

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・

轡

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・ ・ 　 　1 ε980　 　εf 　 　 ［ 　　 　 　　 　 1 ψ σ卩_旨 ε 藍

巾

　　　　　　

1 　 　 （ヒ尾f／  り 31

．

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12B

．

94Z

，

54L55

．

734

．

025

．

正33

，

zo5

．

Z50 AA ．

−

12

．

一

A4

−

2512

．

7324

．

5430

．

730

、

2 　

_『

一

30

．

．

_{n 「}

5

　

一

■

一

一

44

．

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．

OO

．

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、

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，

LZ了

．

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，， 3L5

广

一

一

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．

7

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，

532 　57

・

王_［ 952

− 一 中 h−一一

　78

・

7_［LODO A4

−

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．

80 〜5

．

5 〜5

．

5 唱1

．

o 晶3」2

．

580

一

一

一

一 一

一

一

一 一

一

一

一 一

一

一

729 ．

3

、

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一

一

．

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_．

−

12 】La5　 1　30

．

128

．

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、

143

．

22

．

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．

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．

且45

．

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．

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、

721

．

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．

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一

25

_．

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寸

27

，

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一一

一

25

．

943

．

442

．

53

．

643

．

015 」30

、

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〜。、

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、

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．

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．

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．

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一

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．

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．

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．

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．

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一

一

一

一

44

．

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．

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．

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一

一

一

一 一

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一

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一 一

一

一

一

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195

至

潮

蠶

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；

．

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　 ．

．

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一

一

77

．

889

．

巳 　1

．

070

．

　　　一

　 見』79 　1

．

317

　　　　．

　 42

，

5　　 　 　 4L65 　 　 　 　

一

ト

．

一一

1

噌2

・

7

₁

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．

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．

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、

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．

一一

一

．

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、

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−−1

　

．

125 じ4

−

404 〜

．

5133

．

5 〜9

．

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．

3 L98

．

29D37

．

5

　．

．

，

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1

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．

一

一

一 丁

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一

9

一

9

．

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L

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一

．

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・

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．

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．

1313

．．

27

．

3 〜7

、

444

．

4

一．

　 43

．

5】

．

7176 詔 』25

．

OL5

．

Io9

　−一

．

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．

　

．

　

．

．

　

4

　

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．

．

193223

．

26025

．

3

　−

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．

2

．

66？

・

一

一

．

弓

一

一

710 　 団

．

5　　 　LioO

　　　　− 一一．

｛　 巳72 　 旨1

．

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−

4444

．

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．

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，

4 〜5

．

5 網

．

L43

．

2〜 E30

．

OL6

．

u8 」94

．

270

一

370695

一

　 即

．

5

．

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1

．

L87 E4

一

亅〜

．

一一

一

一

一一

1L74　 　1　 〜9

．

且 28』 28

．

言 4L

．

5 α2β L33

．

229

．

308

．

66153

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下

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以

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後 者

の

用

語 を用

い ることに する

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実

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し た

。

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た

，

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験 片

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6

_に

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さ

，

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降 伏 比

　

ミ ル シ

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機 械

的

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に

記 載

する ための

試 験

に

_用

い る

試 験 片

は，

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板

の

板 幅

が

広

い

場 合

に は

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の

先端

（

Top

）

で

圧

延

直角方 向 （

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）

か ら

採 取

され るのが

．

．

・

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的

であ る

。

今 回

の

実 験

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延

方

向 （

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）

か ら

試

験 片

を

採

取

し たの で

，

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の

方 法

お よ

び

RILEM

の

方

法

に よ る

実

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ー

ト

値

と 比

較

す るこ とに し た

。

す な わ ち， ミ ル シ

ー

ト

値

と

JIS

の

方 法

で は

試 験 片

採

取 位 置

，

方 向

お よ び

試 験

機

が

異

な る が

，

試 験 方 法

は ほ ぼ

同

じとみ て よい

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方

，JIS

の

方 法

と

RILEM

の

方

法

で は

試 験

片

は

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じで

_試

験

機

とひ

ず

み

速 度 が 異

な る

。

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一

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一

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．

o750

−

gooC5

−

5025

．

42 916

．

7 跖oD5

−

56 ユ5

、

0a5   叫

一

9D4

．

25Ij 25111 醍oD5

−

2515lLL 巳星o 図

一

覗 斗嘲 5‘ 800D5

−

‘o407 自

　　一．

団0 馬2 且1

．

39mE5

．

i〜 L2 四 　99m ト

・

广

E引

71Z

ε引

．

25

−一．

El

−

■02557980 lo42 　　　10 鴇 匡5

．

25

　．

一

．

−

E5

．

4D25

　．

一

一

qo 　 57

−一

．

．

→

一．

　唖

、

2

ヨ

団

　　

．

10卿 2〜 2　　　80レ950F5

−

99Z ：

、

zl 　 800

−

950 F 閂

一

日

．

F4

・

22

　．

．

．

F4

・

5092250

÷ト

　 　 　 　 850

−

980 　　　 　 850

−

980F5

−

〜〜

　

　．

F5

一

腸 　 ヱ2r 9　1

「

　

　

　

　

　

　

　

　

−

1　 脚

「

兇o 切 　 　 　 　5D　 　 　 8

」

0

−

980 ヒ

5：

7hL

ロ

L

四

esg

　

ef匸

he

　

sl

廟

b

　

before

　

roU ±

囗

‘

to「h 罵kn

謄

S雷

囗

r

　

the

　

pl

の

しe

邑

ftOr

　

ro ［1

嬲

一

₇₆

− ．

結 果

を

比

較

し，

相

関

を

求

め た

も

の で

あ

る

。

これ に よ れ ば

，

平 均 値 （

m

｝

，

標 準偏

差 （

s

）

と

も

に

予 想

し た よ り は る か にその

差

が 小 さ く

，

相 関 も大

き か っ た

。Fig．

8

_（

a

_）

〜

_（

c

_）

お よ び

Fig．

9 （

a

_）

〜

_（

c

_）

は

，

引 張 強

さ

（

fmax

＞

お よ び

降

　 d60 　 　

40

20

〜

墨

00

　 　　　　　 　　　　　 　

0

，

15

　　 Fig

．

3　Stress

−

strain　

diagrams

_（

JIS

　

SS41

_）

　 σ

6

〔〕

40

20

J

工

S

（

SM5D

） 　 eO

．

30

0

　 　 　 　ε

0

　 　 　

0

．

15

　 　 　

0

．

30

　 　 Fig

・

4

　Stress

・

strain 　

diagrams

_〔

JIS

　

SM

　

50

　

A

_）

　 σ

60

40

20

RILEM

（

SS41

）

0

　 　　 　 　　 　　 　　 　　 　 　　 　　 　　 　　 　 　　 　　 　ε

0

　 　 　

0

，

15

　 　 　

0

．

30

　

Fig

，

5　Stress

−

strain 　

diagrams

_〔

RILEM

　

SS

　

₄₁

_｝

　 （T60

40

20

RILEM

（

SM50

）

0

　 　ε O 　 　 　

O

．

15

　 　 　

0

．

30

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

6

臼 　 　

J

：

S

ナン

h

くkgf ／mm2 ）

£

ニ

ニ

；

：

齋

6

日 ゴ

y

卜（kgf ／皿m り

4e

累

逼

mS

2

臼

　　

s

噐

1

・

〒

9



42



60

　a

．

　

Between

　

M

正

llsheet

　and　

JIS

40ms

63

frh

（

kgf

／mm2 ）

4e

R

工

LE

鯛 m

＝

37

，

52s

三

3

，

s7 ρ 41

＝、

79

ρ 5a

＝、

91

m

＝

Z

呂

．

95

　　　　　　十 Stt

・

15S

，

SE

　

S

。＿ ．。

　 ｝

　　

。

箋

謂

゜

4

＿ 、

20

　　

　　

　　　　　　　

り



2S



s

；

正

・

79



49



69

　

b

_，

Between

　

JIS

　and　

RILEM



c

．

　

Between

　

Millsheet

　and 　

RILEM

Fig

．

₇

Correspondence



of



upper 　

_yield



strength

Z6

Z4

fPteX

（kgf ／皿mり m

＝

53

．

55S

＝

1

．

71

＝

_弓

4

．

21

＝

1

．

25

　 　 　 〆

　

　

／

　 ／ ρ a1 ＝

．

9D

ρ 5e

＝．

93

　　　　　 ！

　 卩

　　

i

　 　 匚　 　

i

　 　 ←

一

一

→

一・

／



i

_覊

16

_；

2

　　

1

　

　

　

　

　

　

　

　

　

．

　 　 コ　 　　 　 　　 　

ロ

暑：

1

_冫

11i

　 　 L　　　　　　　　　 l 　 　

I

　　　凹Il ⊥sheet

　　 唇

　 　 　 　 ，面

O

潔 （kgf ／m皿2）

60

　 　 　 　 　 　

50

2e

　 　 　 　

4

卩　 　 　

6

の　 　鰯

Between

　

Mi1

旦sheet 　 and 　

JIS



b

．

　 　 　

Fig

．

8

臼 　

Between

　

JIS

　and　

RILEM

Correspondence



of 　tensile



strength

60

f

験eX （kgf ／mmt ）

4

＠

匝

i

_m

_＝

₅₂

_、

_a4 　 　 S

蓙

1

、

4ヨ

　

−

71

……

劉

　

＝

43

．

47

∴

霈

鴬

a

．

21

　 　 　 　

40

　 　 　 　 　

6

臼 c

．

　

Between

　

Millsheet

　and　

RILEM

1

Yh

声

ρ 　41

＝．

76 ρ 田

＝．

91

　 ／

／ ／ ▲

／

m

コ

0

．

E9

7B

_≡

_o

_．

₀₆

■

9鹽

o．

一

．口

：＆

の

ぎ

：

傭

　

と

i

_…

_，

_・・ 　 　 副　 量8

＝

0

・

Q5 8　 　■

‘

。

。

．

64

目

Mlllsh巳eL

．

5

　s

＝

o

・

03

_．

₇₅

_： a

，

Between

　

Millsheet

　and　

JIS

ユ

．

mS

Yh

ユ

痛

面

一

．

7

覦

判

ー

薦

／

粘

rL

． ム

ー

．

　

b

．

Fig

_．

_9Betwee

皿

JIS

　and 　

RILEM

Correspondence



of 　

_yield



ratio

9560

巳 0 ー

＝

ヨ

ー

　 mS 7

　

55

　

00

． o

＝

　

二

mS 　 64

’

o ／

距

　 　 　

　

．

5

　s

≡

o

・

03

_・

75

工 c

．

Between

　

Millsheet

　_and 　

RILEMd

　 　 　

h

　 　 　 臨

伏 比 （

　

Yh

＝

f

。h

／

fmax

）

につ い て

同 様

の

検 討

を し た もの で ある。 これ ら か ら

，

引 張 強

さ につ い て は

降

伏強

さ よ り さ らに三

者

の

差

が

小

さ く なっ てい る

。

以

．

ヒよ

り

，

ミ ル シ

ー

トの

値

が 圧

延

直角

方 向

よ り

採 取

さ れ た

試 験 片

か ら の

値

で あ る に

も

か かわ ら

ず

，

降 伏 強

さ，

引 張 強

さ

，

降 伏

比 と も に

RILEM

の

方 法

に よ る

結

果 と よ く

対 応

し てお り

，

デ

ー

タ の

収 集

とい う

観 点

か らみ ればミル シ

ー

トの

値

で十 分 で ある こと が

明

ら か と なっ た

。

ま た

，

RILEM

の

方

法

で は

塑 性 域

で の ひ

ず

み

速

度

を低

く お

さ

えてい る が

，

応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係

の測

定

が

可 能

で あれ ば

，

ひず み 速

度

を

多少

大

き く し て も 影 響 は 少 ない もの と

推 定

される

。

な お

，

こ こ で

議 論

し た ひ

ず

み

速 度

は

標 準 試 験

に

_対

する もの であ り_， ク

リ

ー

プ

に

近

い

鉛 直 荷 重

や

爆 発

に 近い

激 震 時

な どの

応 カ

ー

ひ

ず

み

関 係

は

著

し く

変

化

す る の で

，

その よ う な

場 合

の

挙

動

につ いて は そ れ ぞれの

研 究

を

参

照 す る 必 要 が ある

。

　

今

回

の

実 験 結 果 を ま

と

め

る と

，

全 般 的

に

SS

　

41

より

SM

　

50

　

A

の

方

がバ ラ ッ

キ

が

大

きい

。

これ は

，

　

SM

　

50

材

につ い て は

各 社

そ れ ぞ れ

製 法

一

ヒの

独 自性

が あ ることによ る もの と

想 像

され る

。

ま

た

，

引張 強

さ はパ ラツキが

非 常

に

小

さいの に

比

べ て

，

降 伏 強

さの バ ラツキ は

大

きい

。

Fig

．

10

と

Fig．

11

は_，

鋼 板

の

実

測

板 厚

と

降

伏 強 さ お よ

び 引 張 強

さの

関 係 を示

し た

も

の で あ る。 これに よれば，

引張 強

さは

板 厚

と ほ と ん ど

無 関 係

で あ る が

，

降 伏 強

さは

板 厚

が

小

さくなる と ヒ

昇

す る 傾 向に ある

。

一

　

77 一

N工 工

一

Eleotronio _Library

60

　

43

23

2

la

22

39

4e

S9

Fig

．

10

　

Dependencc

　Qf　upper 　

_yield

　strength 　on　nominal 　thick

．

　 　 　 neSS

5e

35

R

亅

LEM

　　

20 　　　　　　　

a

）

　 　 　

畳

15

　　 　　　　

・

3

　　　 　　　

．

45

Fig

．

12



RelatiorLs

　

between

　upper 　

_yield

　strength

　 　　

and



carbQn 　equivalent

触齢 ρ

・

・

＝一

．

31

「／m 川りρ 5 昼

罷一．

61

！

．

．

。

．

，2 　 　 　 　

_一

_冒

_雪

_一

_一

_一

_甌

s

_■

_一

＝

_一

_騨

357

_“

_い

_，

_薈

　 　　 　 4▲ 　 　 　 　 A ▲

一

一

一

一

一

一

一

噛　 禽 m

三

z呂

．

95s

＝

廼

　

淒

一

一

一

一

緊L

卩

，

FF

　　　　　●

　 　 　

・

ム 　 　 　 ．　A 　 　 　 ： × 　m

＝

o

．

ag量 　 　 　 　

3

］凡

≡

。

．

27 ：× s

≡

o

．

03

：

　　　　

5 　s

＝

o

・

D31 ×

　

i

　　　　

lC

●

Q

6z

ゴ順 ・ 翼 _（kgf ／皿m2 ）

　　　　

凸 ‘ ＾

　

一 一

→

一

　　　　　

薗

　　　

8

　　

… 一

紬

42

22

2

：

1

：

二

_：

1

器

回

一一

一554

： ‘

一一

一SM53

te （m 皿） 　 　 　 　 　

RILE

脾

lSS4

ユ

1

5S

　 　 （

kg

25

毋 　

606

re 　

ggea

．

　

SS

　

41

126e

卩

ig

22

3e

42

52

Fig

_．

₁₁



Depe

皿

dence

　of　

tensile

　strength 　on　nominal 　

thickness

　

降 伏 強

さ は

，

化 学 成 分

，

仕

一

ヒ圧 延 温 度

，

圧

下

比 （

γ

＝

ts

／

t

，

　

ts

：圧

延 前

の ス ラブ

板 厚

，

　

t

：圧 延 後の板 厚

）

に

影 響

さ れ る と

予 想

さ れ る

。Fig．

ユ

2

は

_，

_{炭 素当}

量

（

c

。4

）

と

降 伏 強 さ

の

関 係 を示

し ている

。Fig．

ユ

3

は

，

仕

上

圧

延

温

度

と

降 伏 強

さの 関

係

，

Fig．

14

は 圧 下 比 と

降 伏 強

さの

関 係 を

そ れ ぞれ

示

してい る

。SM

　

50

　

A

_はいず れ もバ ラ ツ

キ が 大

きいが

，SS

　

41

で み る と

，

炭素 当

量 よ り も

仕

上

圧

延 温

度

や 圧

ト

比の影

響

が

大

きい もの と

推 定

される

。

仕

一

ヒ

圧

延

温

度

は

_{実 測}

し た

も

の で は な く

，

参 考 程 度

に

通 常 行

わ れてい る 温

度

と し たので

，

その

精 度

は

よ

くな い

。

圧 ト

比につ い て は

，

温 度

の こと を

全

く

考 慮

に入れないと すれ ば

，

板 厚 方 向

の

_{圧 縮}

ひ

ず

み

（

ε

D

は

工 学

ひ

ず

みの

定 義

か ら

，

　 　 　 　 　

t− ts

　 　 　

1

　　　

ε

・

＝

ts

＝

τ

ユ

…

ま た

_，

その

対 数

ひ

ず

み

（

ε

わ

　 　 　

R

二

L

ε騰 ‘

S

醜

501

52

　 　 　，

7

恥 （k呂f ／mm

？

）　　

・

　　 　　　

一

鼻

＿

　 　 　 靴 　 　 　

1

　

’

25

1

　 　 　 　

・

1　 （ コ

　　　　　コ

temperature

…・

・

………

_（

1

_）

は ・

：

− 1

・

（

1

＋ ez

）

− 1

・

t

− − 1

・ ・

・

… …・

一 …

（

・

〉

で

あ

る

。

し た がっ て

，

圧

下

比 は 圧

縮

ひ

ず

み

を表

して い るこ と に な る

。

以

上

よ り

，

降伏 強

さの バ ラ ツ

キ

を

小

さ くするた め に は_， 圧 延

後

の

_板

_厚

の

_{大 小}

にか か わ ら

ず

，

圧 下 比 を

で き る だ け

一

定

に す る こと で あ る

。

も しこれ ができ な け れ ば

，

　

98sb

．

　

SM

　

50

12ge

Fig

_．

_{13　Relations}

　

between

　upper 　

_yieLd

　stτength 　and 　tempera

・

ture　at 　

final

　rolling

50

s

＝

335S

＝

？45 毋

z2

RILEH

　

fyhf

／mm り

↓

　

蝕 ・ 37

．

52　 ▲ 3

．

日7 　 ρ q

罵，

80

　 ρ 5凵

＝．

34

▲

_．

_’

▲

一

一

7P7

　　 ■

　 　 ▲A6 8

．

95」

ρ　

1

乂

．

45　× 》ご

1

←

2

臼

4

臼

Fig

_．

₁₄



_1nfluence



of　reducti （）n 　 at 　 rolling

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

設

計体

系

におい て

板 厚

に よる

_{強 度区}

_分

が必

要

に な ろ

う

。

　

なお

，

上 降 伏 強

さ

（

　

fYh

_＞

_と

_下

降伏

強

_さ

（

fyt

）

の

関 係

を

Fig．

15

に

示

し た が

，

ほ と ん どの

fYi

が 約

2kgf

／

mm2

だ け

fYh

よ り

低 く

な っ て い る。 ま た

，

上

降伏 強

さ と

下 降

伏

強

さの

差 （

Afy

＝

fYh

一

ノ』

L

）

の

分

布

は

Fig．16

の よ うに

な り

，

上

降 伏

強

さ に

関 係

な く

，

平

均で

（

Afy

）

ss4T；

1

，

8

kgf

／

mm2

_，

〔

Af

』

　

）

　sMso　

＝

　

2

．

　

0

　

kgf

／

Mm2

で あっ た。 な お

，

こ の 値 が ひ

ず

み

速 度

に

影 響

され ると

予 想

さ れ たが

，

JIS

の

方法

で もほと ん

ど

変

りが な かっ た

。

　

3

．

2

　 降 伏 棚

ひ

ず

み

　

降

伏

が

生

じて ひずみ

硬 化

が

開 始

さ れ るまで の

降伏

すべ りに よ る

降

伏 棚

ひ

ず

み

（

ε

。

t

）

は，　

Fig

．

17

で

示

し たよ うに

，

上

降伏強

さ が

大

き く な る ほ

ど大 き く な

る

傾 向

に

あ

る。 こ 　 　 　

RI

し

EM

〔

kgr

／mm り

5e

　 　 　 　 　 　

35

　 　 　 　 　

20

　 　 　 　

22

　 　 　 　 　

35

　 　 　 　

50

Fig

．

15

　

C

・mp ・ri・ 。・ ・臼・w・r　

yi

・

ld

・t・ ・ngth 　with ・

pP

・・

yi

・

ld

　 　 　

strength

frequence

10

　　

　　

5

0

Fig

．

16

frequence

lo

　 　

　

0

5

　 　 　

0

　 　

2

　 　

4

　　 　 　

0

　 　

2

　 　 4

　 a

．

」

IS

　 　 　

b

．

　

RiLEM

DiffeTence

　

between

　upper 　and 　

lower

　

_yield

　strength

5z

府

〔kgE ／mrnRILEM m

＝

〕 SL

＝

35

　 　 　 ゲ

詈

：

ll415

般

涯

　 　 　

．

2

 

S

　　　　　　

．

Z2

　　　　　　

．

臼

35

Fig

．

17

_Re

且ations 　

between

　upper 　

yi

巳

ld

　strength 　and　strai皿 at

　 　 　

straln

・

hardening



point

れ は

，

上

降伏強

さが

上 昇

す るとひずみ

硬 化 領

域の

曲 線

ま で

飛 躍

す る

距離

が

増

大

す る た め

と思 わ

れ る。 な お

，

この

傾 向

が

SM

　

58

ク ラ ス や

TMCP

鋼

な どに

当

て は ま る か

ど う

か は

明

ら かで はない Q

　3

．

3　

最 大 荷

重

時

ひ

ず

み

　

単 純 引 張 試

験

におい て

，

試 験 片 平 行 部

の ひ

_ず

みに

乱

れ

が 生

じ ない で

変 形

で き る

最

．

大

ひ

ず

み を

一

様

ひずみ と

称

し，

物 理 的

な

意 味

を

持

た せ ること が あ る

。

しか し

，

これ を

実 験 的

に

測 定

す る こ と は

不

可

能

で

あ

る

。

す

な わ ち

，

こ れ は，

引 張 試 験

におい て

最 大

荷

重

に

達

し，

局 部 的

に くび れ

が 生 ず

る

直 前

の

状 態

にお け る ひ

ず

み と

推 定

さ れ る

が

，

最

大

荷

重 時

に は

応 力

とひずみ の

関 係

の

勾

配 が

零

と なっ て い る の で，

応 力

と ひ

ず

み の

間

に

1

対

］の

対 応

が ない

。

そ こ で

，Fig，

2

を

参

照 して _，

最 大 荷 重

に

達

す る 以

前

で その

98

％の

荷

重 に

対 応

する ひ

ず

み

を

εgs

−，

最

大 荷

重 を 過 ぎ

て その

98

％の

_荷重

ま で

低下

し た

時

の ひ

ず

み

を

ε，s． と

表

し

，

最 大 荷

重

時

にお け る ぴ

ず

み

（

ε ”

） を便 宜 的

に そ れ ら の

平 均 値

と

定 義

す る

。

す なわ ち

，

　　　

・．

−

S

（

…

．

＋… ．）

・

一 ・

…・

・

・

・

・

…一 ・

・

…・

一 ・

_{（3 ）}

こう す れ ば

，

最 大 荷 重 時

ひ

ず

み

（

εm

）

と し て

一

意 的

に

定

め るこ とが で きる

。

こ の よ うに して

定

め た εgs ， Em

，

εes． が どの

程

度

の ひずみ に な っ て い るの か を 見 る ため EP

1

．

2

o

，

9

0

．

6 0

．

3 （

Residu41

　Strai 皿）

lR

・pture ・ecti ・・

埋．

．

，

1g

°

一

_．

_IC BI ＾

串

　

ひ

9 　_n 　 9 δ ε ε

芸

≡

三

　

o

　 　

A

　　　　　　

B

　　　　　　

C

Fig

．

18



Residual

　strain 　

distributiQn

　along 　

the

　

parallel

　

part

　of

　 　 　

the　speci 皿en　after　ruptured

．

5

．

3

E 　98

←

J

工

S

畧

：

：

il

、 　 　 　 　 x m

二、

23 　_S

冨、

　_Oヨ2

引

　　　　　■ 　 」L　 5

　　

m

．．

，，

i

　 　 S

＝．

Dlel ノOalr

、

77

ρ 5e

三、

29

A 　 　 x

　

lx

−

f

　x

…

…

， ロに

，

3：

is

・・

。4・

1

　 　 尺

ILEM

　 　 　

．

1

　 　 　 　

．

工

　 　 　 　 　

．

3

　 　 　 　

，

5

Fig

．

1g

　

Comparison

　of ε

，

s

＋

between

　

JIS

　and　

Rl

し

EM

一 79 一

N工 工

一

Eleotronio _Library

．

2

．

1

ε 　

寧

8

一

1．

0

RILEM

（SS41 ） 　 σ

Q

，

98f

皿aK

P1

　 　 　 　

m

　　　　　

O



・

1



・

2



00

Fig

．

20



Co

叮espondence 　of ε_se

−

between

　

JIS

　and 　

RILEM

　 δ Egs

一

1．

0

RILEM

〔

SM50

） ユ

．

75

RILEH

　 　

．

5

　 　 　 臼　 　 　

．

1

　 　 　

。

2

Fig

．

21



Relations

　

between

　

_yield

　ratio 　and εg8

一

1 ．

0

に

，

破 断

し た

試 験 片

の

_{平 行 部}

におけ る

残 留

ひ

ず

み と 比

較

し た

例 を

Fig．

18

に

示

す

。

こ の

図

か ら

，一

様

ひ

ず

みに

_相

当

する ものはεs8．に

近

い と

推 定

さ れ る

。

た だ し

，

εgs， に っ い て

JIS

の

方 法

と

RILEM

の

方 法 を 比

較

す る と

Fig，

19

の よ うに な り

，

　 egs

．

の

値

は

一

部に例 外 も あ る が ゲ

ー

ジ

長

の

長

い

JIS

の

方

が

小

さい

_値

と なっ て い る

。一

方

，

εge

一

は

Fig．

20

に み る よ うに

Jls

と

RILEM

で よ く

対 応

し て い た

。

　

εgs

一

と 降 伏 比

の

関

係

は

，

　

Fig

．

21

の

よ う

にそ れ ほ

ど 大

きな

相 関

は

認

め ら れ なか っ た。 し た がっ て

，

ひ

ず

み硬 化

域

で の

曲 線

は

降 伏

強 さに

関 係

な く

独 立

に

存 在

し， これに

圧 下 比

や

圧 延

温

度

に よっ て

降 伏 強 さ

が

付 加

さ れ る とい う の が

妥 当

な

解釈

に

見 受

けられる

。

すな わち

，Fig．

5

お よ び

Fig．

6

で 示 し た 応 カ

ー

ひずみ

関 係

を

Fig．

2

の

_点

P

_，

（

0．98

漏

x

，

εgs

−

）

，

で そ ろ えて

描

く と

Fig．22

と な り

，

ひ

ず

み

硬 化

域

の

_{曲 線}

は ほとんど

1

本

に の っ て いる

。

　

3

．

4

　

破

断 時

の

_{特 性}

　

破

断 時

の 公

称 応 力 （

σノ

）

，

真 応 力 〔

σ

f

）

，

断 面

収

縮

率 （

_ψ

）

，

対 数

ひ

ず

み

（

ε

ラ）

の そ れ ぞ れ につ い て

，JIS

の 方 法 と

RILEM

の

_{方 法}

で

比 較

し た

も

の が

Fig．

23

−

26

で あ る。 こ こで

，

Fig

．

　

25

お よ び

26

を

見

る と

，

断 面 収 縮 率 や 破 断

時 対 数

ひ

ず

み は

JIS

の

方 法

と

RILEM

の 方 法で は差 が な く

，

板

厚に も よ ら ない こ と がわ か る

。

これ に

_対

して

，

破 断 時

の

公 称 応 力

は

JIS

の

_方

_法

の

方

が

RILEM

の

方 法

よ り

小

さ く なっ て お り

，

その

結

果

，

破

_{断 時}

の

真 応 力 も小

0

　

0

LO

Fig

_，

₂₂



Fundamental

　shapes 　of 　 stress

．

strain　curves 　at　straim

　 　 　

hardening

さ く

，

か つ

，

バ ラツ キ が

大

きくなっ て い る。 これは

，

JIS

の

方 法

ではひずみ

速 度

が

大

き く，

破 断 荷 重

の

測 定

に

誤 差 を生

じ た た めで

あ

る

と 考

え ら れ る

。

　

な お

，SS

　

41

材

に おい て

_，

断 面

収縮

率

が

極 端

に

小

さい もの が 数

例 見 受

け ら れ た

。

そこ で

，

SS

　

41

_だ

_けにつ いて

断

面 収 縮 率

と

硫 黄

の

含 有

量 を 比

較

し た

と

ころ

，Fig．

27

と なっ た

。

鋼 材

の

靱 性

に

影 響

を

_及

ぼ す と

言

わ れる 断 面 収 縮

率

は

，

やは り

硫

黄含 有

量

に

影 響 さ

れ ること がこ こ で も

明

ら かに な っ たの で_，

SS

　

4

ユとい え

ど

も

厚 板

にな れ ば

硫

黄

含 有 量

に

注 意 を払

う 必

要

があ る

。

　 3

．

5　

弾 性 係 数

と

接 線 係 数

　

RILEM

の

方 法

で

_得

ら れ た

応 力 と

ひ

ず

みの

関

係 曲

線

を 上

降 伏 強

さに

達

し た

直

後

まで に

注

目 し

，

拡

大

して

描

い た もの が

Fig．

28

お よ び

29

で

あ

る

。

　

RILEM

_の

_{試 験 方 法}

で は

縦 弾 性 係 数

〔

E

）

を

便 宜 的

に

上 降 伏

強

さの

1

_／

3

と

2

／

3

の

間

の

平 均

勾

配 とし て

求

める ことに なっ て い たが

，

そ れ に

_従

う と

非 常

に バ ラ ツ

キが 大

き く な るa これ は

，

素

材 引 張 試 験

のよ う な

単 純

な

試 験

であっ て も

偏 心 を完 全

に

取

り

除

くこ と が

困

難

で ある こ と を 示 して い る

。

こ の よう に

，

縦 弾 性

係

数

は

_，

_{試 験 片}

の

曲

り や

試

験

機

のつ か み

部 分

で

偏

心

荷 重 を誘 発

す ること が

多

く

，

本 来

の

値

より

小

さ

目

の

値

が

観

測 さ れる ことにな る

。

し たがっ て

，

縦

弾

性 係 数 の

測 定

は

，

応 力 とひずみ の

関 係 曲

線

の

_{初 期 勾 配}

による の

一

₈₀

一