【論 文】 日本建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告集 ng 453号
・
1993年11月Journal of Struct
，
Constr，
Engng，
AIJ，
No．
453．
Nov．
，
1993冷 間
ロー
ル
成
形
角
形
鋼管
の
材質
と そ
の
改善
に
関
す
る
研
究
EXPERIMENT
ON
THE
MECHANICAL
PROPERTIES
AND
THEIR
’
IMPROVEMENT
QF
COLD
ROL
レFORMED
．
STEEL
COLUMNS
桑 村
仁
＊ ，邱
榮 政
＊ ＊ ，秋 山
宏
＊＊ ＊ffitoshi
KUWAMURA
，Jit
ng−
Cheng
C
册 σandffiroshi
AKIYAMA
This
research aims at clarifyinglthe mechanical−
propettydistribution
in cold roU．
formed
steel square tubeshavi
【｝g
，
large
thickness，
It
was，
found
tha年both
corners and flat portions are signifi−
cantlyhardened
and consequ6ntly thatincrease
in
strength，
decrease
bbth
in
elongation and im．
pact energy are
・
sig出ficant over 出e entire section in comparison wi しh” hot−
rolled steel．
However，
these
defici6ncies
were completely recoveredby
heat
treat靼ent of 850°
C ．
normalizing．
．
The transition
．
valtie of．
Width−
to−
thickness ratiofrom
local
bucklipg
tobrittle
fracture
was rough 且y estimated tQbe
25for
the roll−formed
columns．
HQwever，
theheat
treatment of normaliz ；ing is considered to effecti ぜely reduce the
’
transi
’
tion va 且ue to ユ7．
Keg
ωorzlS：cold−
forming
，
bOX−
section column，
brittte
fra
砌 re，
heat
treatment冷 間成形
，
角形鋼管，
脆性破壊，
熱処理1『
序・・
，
鋼 構 造 建 築 物の柱に多・
く使 用され て いる冷 間成 形 角 形 鋼 管 樋 称ボ ック スコ ラ厶）は 2種 類の方 法で製 造さ・
れ てい る。 1つ は冷間 プレス曲 げに よっ て鋼 板 を4箇 所で90
度に折 り曲げ た後，
溶 接に よっ て角形 断 面に組み立 て る方 法であ り，
も う1つ は円 形 鋼 管 を サ イジン グロー
ル で冷 間 圧 延する ことに よって角 形 断 面に成 形する方 法 であ る。 前 者による鋼 管をプレ ス成 形 角 形 鋼 管 あるい は プレス コ ラム と称 し，
後者をロー
ル 成形角形鋼管あるい はロ』 ル コ ラムと 称 してい る’
。
プレ ス コラム は比較 的 大 形 厚 肉の断 面 とし て用い ら れ て お り，’
ロー
ルコ ラム は比 較 的 小 形 薄 肉の断 面と して用い ら れて いる。
しか し，
最 近の圧 延 能力の増 大に伴い板 厚 が 大 きい ロー
ル コ ラムが 製 造さ れ る よ う に なっ て き ている。
プレスコ ラム とロー
ル コ ラム はい ずれ も冷 間 塑性加工に よっ て製 造さ れて い る が，
製 造 プロ セス が 異 な る た めに 断 面 内の材質は両者 で様子 が異なっ て お り， 必然 的に部 材と して の挙 動 も 違っ て く る と考え られ てい る。
プレ ス コ ラ ム に関し て は，
冷 間 プレ ス曲 げに よっ て鋼 板の材 質が どの よ うに変 化する か につ い て文 献2）で詳 細に検 討さ れてい る。 こ れに よる と，
冷 間 プレス曲げ を 受け た角部は，
硬さ と 強度が上昇 し，
延性 伸 び能 力と 切 欠き靭 性が著し く低 下 す る が，
平板 部の材 質は原 板と変 わ ら な い こ と が明ら か に さ れ て い る。
角 部に お け る こ れ ら の材 質 劣 化は角 形 鋼 管の繰 返し曲げ実 験で報 告さ れて い る高 応 力 脆 性 破 壊3 ）・
4 ）と密 接に関 係し て いる と考え ら れて い る。一
方， ロー
ル コラム の破 壊に関 連す る材質にっ いては ほ と ん ど デー
タが ない状 況で ある。
冷 間ロー
ル コラム の 材 質を調 査し た文 献 5）に お い て も，
板 厚が 12mm 以 下の断 面が扱わ れてお り，
脆 性 破 壊に関 する情 報には乏 しい。 比較 的厚 肉の鋼管
が脆性 破 壊す る と きめ 様 相は文 献3 ＞に詳 述さ れて い る よ うに，
降 伏 応 力 を 超えた繰返 し負 荷の途 中で溶 接 止 端 応 力 集 中部から延 性 亀 裂 が 発 生 し，
そ れ が徐々 に進 展して あ る限 界 値に達し たとき突 然 破 壊す る もの で ある。
し たがっ て，
延 性 亀 裂に か か わ る 鋼 材 表 面近傍の延 性 伸び能力，
お よ び脆 性 破 壊に か か わ る 切欠き靭 性とい う 2つ の性 能に関す る厚肉ロー
ル コ ラ ム の デー
タが必 要である。
建 材メー
カー
か ら もこ れ らに 関す るデー
タ は ほと ん ど 公表さ れ て い ない の が現状であ 本 論文は．
参 考文献 1〕 に加筆し，
ま と め たもの である。
＊
東 京 大 学 工 学部 建 築学科．
助 教 授・
Ph．
D．
樽 東 京 大学 工 学 部 建 築 学 科 大 学 院生・
工修 1現巴コー
ポレイ ショ ン） ＃ ＊ 東 京 大 学工学 部建 築 学 科 教 授・
工 博Assoc
，
Prof，
，
Dept．
of ArchLtecture，
Faculty of Eng．
，
Univ，
of Tokyo，
Ph’
．
D．
．
G・adua ・・ St・d…
，
DgPt，
・f A・chitec 面e，
F螽・ulty ・I E・g、
，
U・i・．
。fTokyo
，
M．
Eng．
Prof
，
，
Dept．
of Architecture，
Faculty of Eng．
，
Univ．
of Tokyo，
NII-Electronic Library Service る。 以 上の ような背 景に基づ き
，
本 研 究は，
板厚の大きい 冷 聞ロー
ル成 形 角 形鋼 管の 材質，
さ らに熱 処 理に よ る材 質 改 善につ いて実 験 的 調査 し た もの であ り， ロー
ル コラ ム の母 材お よ び溶接 熱影響 部の基 本 的な性 能 を明ら かに す る こと を 目的と し たもの である。
また，
既に脆 性 破 壊 が 報 告 されて いるプレ ス コラム と材質を 比較す ることに よっ て，
ロー
ル コ ラム に お け る臆性破 壊の可能性をどの よ うに判 定す ればよい か に つ いて も考 察 を加え た。
2．
実 験 概 要2．
1 使用材 料 実 験に使 用し た冷 間ロー
ル成 形 角 形 鋼 管の断 面サ イ ズ は全幅350mm
×板 厚 22 mm （公 称 値 ）で，
現在 製造さ れ てい る中で最 大の厚み を有す るものであ る。
実測 板 厚．
は平板部で 21．
6mm，
角 部で 22．
3mm で あっ た。
な お，
角 部の内 側 半 径は34mm であ り，
板厚の L55 倍で あっ た。
製 品規格6｝はSTKC
400R
であり，
引 張 強 さの規 格 最 小 値は 400MPa であ る。
こ の角形鋼 管の形 状 寸 法を’
Fig．
1に，
化 学 成 分をTable
1
に示す。
2．
2 試 験 体 製 作 要 領 冷 問ロー
ル コ ラム その もの の材 質， お よ び溶 接や熱 処 理による材 質 変 化を謂べ る た めに次の 4種 類の試 験 体 RA，
RB，
RC ，
RD
を準備 し た。
こ れ らは，
冷 間 プレ ス 曲げ鋼 板につ い て既に行わ れ た実 験2；と同様の 内容で 計画され て おり， 両 者の材 質 比 較がで き る よ うに配 慮 し た。 試 験 体RA
：ロー
ル コ ラム 試験 体RB ： ロー
ル コ ラム → 熱処 理 試験 体RC
：ロー
ル コ ラム→
溶 接試 験体
RD
： ロー
ル コ ラム→
溶 接→
熱 処理tf
；21．
6
内R
＝34o
い 笛 II 餡 肱；22．
3
単 位 ： Fig．
1 実 験用ロー
ルコ ラム の断面 Table 1 試 験 用ロー
ルコ ラム の化 学成 分 〔STKC400
R，
t＝
22mm ）一 172 一
’
aphragmpla
簓，卜25
鶉
ユ1ac
9
Plate
FB −
6x20
（単位 ：mm ） Fig．
2 溶接ディテー
ル 試 験 体RA
は 入手し た冷間ロー
ル成 形 角 形 鑷 管その ま ま の試験 体で あ り， 試 験 体RB は そ れ に熱処 理 を施 し たもの である。
試 験 体 RC はロー
ル コ ラム にダ イア フ ラ ムを突 合せ溶 接し た試 験 体で あ り，
試 験 体RD
は そ れに熱 処 理 を施 し た試 験体である。
試 験 体RC，
RD はロー
ル コ ラムの柱梁 接 合に用い られ て い る柱 貫 通 ダ イ ア フラム形 式の溶 接継 手を模 し たもの である。
試 験体
RB
とRD
に お け る熱処 理 は，
通常の応 力 除 去 焼き なまし （600〜
650℃ ）で は な く， 材 質の ほ ぼ完 全な 回復を狙っ て A，変 態点温度を超え た850
℃ まで炉 内で昇 温 し30分 保 持 した後，
炉外で緩やか に空 冷した もの であり，
焼 きならし処 理に相 当す る ものである。
通 常の応 力 除 去 焼 きなま しで は，
強 度・
伸び・
靭 性に対 す る材質 改善効 果は小さ いこ と が 知 られてい る13，・
lo。
試 験 体RC
とRD
にお け る溶接は，Fig．
2
に示すよ う に裏 当て金を付けて レ形開先でCO
，半 自動 溶 接によ り 行っ た。
この 時の，
溶 接 条 件は溶 接 電 流300A，
アー
ク 電 圧35V
， 溶 接 速 度15 cm ／min，
入熱量 40kJ
／cm で あ り，
予 熱 な し，
パ ス間 温 度 無制限と し た。
使 用し たロー
ル コ ラ ム の規 格上の 最小引 張 強さは 400MPa であ る が，
冷 間 加工に よっ て強度がかな り上 昇し て い る こと が予想 さ れ た の で溶接 材 料 とし て は600MPa 用ソ リッ ド ワイ ヤ （il．
・
1．
6
）を用いた。
これ は，
後 述の 引 張試験に お いて溶 接金属での破 断 を 防い でロー
ルコ ラム の 熱 影 響 部 の強度と伸び を調べ る た めで ある。 な お，
ダ イア フラム に用い た鋼板はSM490
であり， ラ ボ試 験による下降 伏 点は338
MPa ，
引張強さは 502 MPa であっ た。 2．
3 試 験 項 目と試験片 採取実施し た試 験は， 小 形 引 張 試 験
，
シャ ル ピー
衝 撃 試 験，
ビッ カー
ス硬さ試験，
断 面マク ロお よ び ミ クロ観 察であ る。
試 験 片の数はすべ てのケー
ス につ い て各 1本で あ る。 断 面 内に お ける これ ら試 験 片の採 取 位 置は，Fig．
3−
（1），
（2）に示す よ うに，
角 部90°
を4等 分し た位置 と 角 部 終 点か ら25mm ずつ 離れ た平 板 部と し、
外 側と内 側か ら対に採 取し た。 採 取 位 置を図に示す 1〜
18の番 号 で表す。
小 形引張試験片お よび衝撃 試験片の軸線はロー
ル コ ラムの管 軸と平 行であ る。
これ は 冷 間 成 形 コラムの 破 壊が管 軸 方 向の引 張応 力に よっ て発 生し，
管 周 方 向に 伝 播する事 実に基づ く もの であ る3） 。 試験 片の名称は，
N工 工一
Eleotronio Library（1＞ 小 形 引 張 試験 片の採 取 位 置
（2） シャ ルビ
ー
衝 撃試 験 片の採 取 位 置’
Fig．
3
試 験 片の採 取位 置 （断 面 ） （haphragm plate（SM49q
》、
rol1
−fo
ed column24
（
STKC400R
）G
O
‘
」
匸
、
5。 t。ns虱e specimen （outer ） 自tens蠶e specilnen （
inner
）∀
25
1−
mm roo亡face．
b
ゆ
gplate9
−
mm mOt gap、
（1＞小 形 引 張 試 験 片の採 取 位 置 diap血 a 即 plaに（
SM490
） rolトf
面 column
．
（ YGW21 TS＞570MPa ） （ S皿C
卿 R）i
灘鸚鑠靆鞴 鰈
．
5
臼 鞭．
照 鼎1
蕁驪．
．
．、
．
．
… 韈翻』
．
耋 ＿韆
鬢灘 驪．
」，Ω．
5
259−
mm roOtgap
（2） シャ ル ビー
衝 撃 試 験 片の採 取 位 置 Fig．
4 試験片の採取 位 置 （溶 接 試 験 体 ｝ 「RA
3］の よ うに試 験 体 記 号と採 取 位 置を示す番 号の組 み 合わ せ で表 記する。
な右，
断 面マ クロ 試 験 片は，Fig．
3−
（2）に示 す 角 部と平 板 部か ら採 取し，、
マ ク ロお よびミ ク ロ観 察と と もに硬さ試験に も用い た。 溶 接 試 験 体RC ，
RD
にお け る 試験 片の 採 取 位 置 を Fig．
4−
（1
），
（2
）に示す。 小形 引 張 試 験 片は Fig．
4−
（1） に示 す よ うに ダ イ アフラム と 溶 接 金 属 を含む よ うに試 験yickers
marks Wit11−
mmiltervals
｛
1−
・ L＝ ve 25 4 2 2．
loo 5 単 位： Fig．
5 小 形引張 試験 片の形 状・
寸 法 片を採取し た。
こ の と き，
開先が レ形に な っ て い る た め 小 形 引 張試験 片の 平 行 部に含ま れ る溶 接 金 属 部の長さ は，
外側か ら採取し た試験 片の ほうが内 側か ら採 取し た 試 験 片よ り 長 く なっ て い る。
ま た，Fig．
4−
（2）に示す よ うに シャル ピー
衝 撃試験片は，
ノ ッチ先 端が脆 性 破 壊’
の起 点と な り や すい熱 影 響 部 内の溶接ボン ド付近に一
致 するように配 慮 し た た め外 側 と 内 側で採取位置演ずれ て い る。
衝 撃 試 験に おける破 断 面は， 外側か ら採 取し た試 験 片で は熱 影 響 部と母 材牽
横 断 する の に対し て， 内 側か ら採取し た試験片で は溶接金属を横 断 することにな る。
脆 性 破 壊の 引 き 金 と な る 延 性 亀裂は局 部 的な応 力 集 中 部か ら発 生す るの で， 材料の延 性に関す る情 報 もで きる かぎり断 面 を細か く分 割し た位置 か ら 取 り出し た ほうが よい。
従 来の ロー
ル コ ラム の 引張試験 は 金厚 試 験5 ）で あ るのに対し， こ こ で の引張 試 験 片は全 厚で は な く，
ロー
ル コラム の表 面か ら深さ 3mm の範囲で採取し た小 形 サ イ ズの試 験 片と し た。
そり形状は．
Fig．
5 に示すもので
あり，一
様伸びを測 定する ために材軸 方向に1mm
ピッ チで ビッカー
ス打 痕 （標 点 ） を付け た。
ひずみ ゲ7 ジの 追 随 限 界を超え た大ひずみ域で は ひずみ の測定が 不 能 と なるが，
そ の場 合で もこの．
よ うな細か い ピッチ の標 点を あ ら か じ め付け て お くこと に よ り残 留 伸びの分 布 を 測 定．
す ること がで き，
非破断部の残留伸びか ら一
様 伸びを知 るこ とが で きる。
さ らに，
この標 点を 頼 りに 破断 位 置が 溶 接 継 手の どの位 置で起こっ た かを特定す ること がで き る。
衝 撃 試 験 片はv ノ ッチシ ャ ル ピー
衝 撃 試 験 片 （JIS
−
4号 ）で あり，
ノッ チ先 端が ロー
ル コ ラム の表面 か ら 2．
5mm
とな る ように採 取し た。
3．
実 験 結 果と考 察’
．
3．
1 硬さ試 験 結 果，
硬さの測 定 位 置 をFig．
6−
（1），
（2
）に示す。
母材 試 験 体RA
と RB につ い て は，
角 部と平 板 部か ら 切 り 出 し たマ クロ試 験 片を用い て板 厚 方 向の ビッ カー
ス硬さ を試 験 荷 重10kgf で 調べ た。
そ の結 果をFig．
7−
（1）に示 す g こ のロー
ル コラム の材 質は規 格 上引張 強さ が 400MPa である の で， 原 板の ビッカー
ス硬さは ユ25程 度の は ずで あ る。 し か し，
Fig．
7−
（1）．
に よ る と， 冷 間ロー
ル 成形 の ま ま の試 験 体 RA につ いて は， 角 部RA
l
お よび平板 部 RA 2 と もに硬 さが著 し く上昇 し て い る こ と が わ かNII-Electronic Library Service 220 （1）母 材 試験 体 （2＞ 溶 接 試 験 体 Fig
，
6
硬 さの測 定 位 置ξ
2・ ・1
；
：
：
ll
；
：
iOO ｝ 哩一
一
…
一
・
・
一
…
『
…
う・
一
．
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一
一
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…
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ド
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コ
ヰiRA1
くAsR。眦1C。 rnerli ！ 歪窄
”
一
一
・
餽
1郵
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膕蜘
：
藁
；
；
！
r
T
興
1
ど鰍鯉
日鍛画 0 5 101520Dlstanoe om Outer Surface〔mm 】
（1） 母材 試 験 体 （RA
，
RB ）の角 部お よ び平 板部 240 畫 220霾
2°°fi
・
180 呈 160 器 養 140 ＞ 120100 SO丘ening zone 一 0 10 20 30 40 Distancefrom
the
Side
ot
Roll
・
FormedCotumn｛mm ）
（2） 溶 接 試 験 体 （
RC ，
RD ）の角 部 Fig．
7 ビッ カー
ス硬さ分布 る。 特に，
角 部の 内側の硬さ が非 常に高くな っ てお り，
冷 間 加工 により大き な圧縮 予ひずみを受けたこと が推 定 さ れ る。
角 部 内 側の硬さの最 高値 は 216と なっ て お り，
こ れ は SAEJ417
に 基づ い て引張 強 さに換 算する と 680MPa に相 当 する （後述 の引 張…式験に おいて角 部 内 側で引 張 強さ670MPa が得ら れ てい る）。
冷 間 プレ ス コ ラム で は角 部の み が硬化 し平板 部は原 板と変わ らな い2）の に対し て，
冷 間ロー
ル コ ラ ムは角 部のみ な らず 平 板 部も硬化 する と い う特 徴を有 し てい ること が わか る。
Fig．
7−
（1）に は，
焼き な ら し熱処 理 を し た試 験 体RB
の角 部RB
1と平板部RB
2
の硬さ分 布 も合わ せて描い て あ るが，
いずれ も熱 処 理に よっ て冷 間 加工 に よ る硬化 状 態か ら 回復し， 125程 度の値 （原板の硬さに相当 ）に 復帰し， かつ 板厚 方 向に均一
化 して いること が わ か る。 溶 接 試 験 体RC
とRD
に つ い ては，
溶 接金属 を含ん一
174
一
765 4〔
£ Σ95
引
3 2 ω ω 9 あ 10 0 5．
0 10rO 15．
O Strain （％1 （1） 母 材 試 験 体 （RA，
RB）の角部 765 4 言 ぽ Σ O「
x）
刊
3 2 ω ω 9 あ 10・
・
野 RA8−・
『
・
『
一
、
．
一
一
・
…
…
一
・
・
lRA7
唾・
・
一
・
・
…
R RA6 i 4 彡 RA2i要
l
i
…
〆・
・
…
i 1 ： RA，■
6卩
，
，
．
・
，
．
，
．
．
「
1
｝
l I ・
i
・ II
‘
，
1
…
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・
2・
617・
81i
il
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l
…
1『
5 1 ：i
i
一 20．
0匹
F RA14 i ｝ 』…
「
一
．
．
RA15RA13捫
・
・
h− 、
・
『
RA12 RA16 ／覦
゜
P曙
F1
弓 1／
： Ii鬯 1i．
．
一
．
．
、
『
．
li上．
．
．
．
．
．
』
・
｝ 1馳
… 至’
r’
RA1■
1…
．
「「iIl
回
．
回
−n−n．
PL
，
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RB11・
12・
13・
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167 1 …”
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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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2
．
”
1”
11−『
一
．
一
．
一
…
；li：
圉1L
【
一 0 5．
0 1D．
O t5．
O Strain 〔％｝ （2） 母 材 試 験 体 （RA，
RB＞の平 板 部 Fig．
8 小 形 引 張 試 験によ る応 カー
ひず み線図 20．
0 で外 側 表 面と内 側 表 面か らそ れ ぞ れ2mm の深さで測定 し た硬さを 角 部につ い て のみFig．
7−
〔2
｝に示し た。
同 図に は ミ クロ組 織 観 察に基づ い て 母材 （B
｝， 熱 影 響 部 （H），
溶 接金属 （W ）の各 域を▼ 印で区切り そ れ ぞれ の記 号で示し て あ る。
溶 接 試 験 体RC
の角 部RCl
の内 側 （図中RC
1−inner
）で は，
ロー
ル コ ラム熱影響部周 辺に明 瞭な軟 化 域が観 察さ れ る。
これ は 冷 間 塑 性 加工 で 硬 化した材 質が溶 接 熱によっ て局 部 的に焼き な ま され た もの で ある。
た だし，
外 側 （図 中RC
1−
outer ）にっ い て は明 瞭な軟 化 域が観 察さ れ な かっ た。
熱処 理 を施し た 溶 接 試 験 体 RD の 角 部RD
lにつ い て は， 塑 性 加 工 や 溶 接入熱の影 響が取り除か れ るの で，
ロー
ル コ ラム， 溶 接 金 属， ダ イア フ ラ ムがそれ ぞ れの金属組成に対 応する固 有の硬さを示し てい る。
つ ま り，
ロー
ル コ ラム は硬さ約 125 （引 張 強さ400MPa 相当），
溶 接 金 属は硬さ約 180 （同 580MPa 相 当），
ダイ アフ ラム は硬 さ約150 （同500MPa
相当）を示し てい る。3．
2 小 形 引 張 試 験 結 果 小 形 引張 試験か ら得ら れ た代 表 的な応 カー
ひずみ線 図 を 試 験 体RA ，
RB の 角 部と平 板 部に っ い て そ れぞ れFig．
8−
（1
），
（2 ）に示す。
本 研 究に おける応 力とひずみ は すべ て公 称 応 力 と公 称ひずみで あ る。 ひずみ は塑 性ひ ずみゲー
ジに よ る測 定 値であるが，
除 荷カー
ブのない応 カー
ひずみ線 図 （試 験 体RB につ い て）はひずみゲー
ジ N工 工一
Eleotronio Libraryア
匣
6耄
，34
羃
3 お・
2．
・
・
1．
雪1 ＞ o RA tASRell） RO 〔AsWe「の9
：
：
琶
・・舘
15 ∈1°§
5 ⊃o
．
．
．
RB 鯉章旦L
工軆剣量望一
．
ム馳里．
．
59
勉．
．
蕎 RD ｛Hea置T哈飢ed After Weid）1 2 3 4 5 11 13 15 17 6 7 B 9 1012 14 16 t8 Lecation
ID
No
．
（1） 降 伏 強さOs の断 面 内分布証
7創
Σ6oV5f4 ？ o3 お 2 2 誓1 β。 123451113151 マ 67891012 属 1618 Locatio冂 ID No，
（2） 引 張 強さ σ tiの断 面 内 分 布 1234511131517 67891012141618 Location lD @No （3
） 一 様伸びεu
の 断面内布
3
。 ＝E2
． 疂菖
15齬
1 55 °1 2 3、4 5 11 1 @15 11 Loeatio
@ID
No
．（4｝
HAZ
一 Lびの
断面内分布 <TAB>RDHg飢
Treatd<TAB> 「e
u<TAB>
<TAB>酬<TAB><TAB>「P<TAB>C
〔
AsWe叫
<TAB><TAB><TAB><TAB>
．
．
D1<TAB>
」
一
L」
一
一
．
．
一
<TAB><TAB>
．
．
一
．
．
」
一
．
．
一
．
．
．
一
L．
圏．．」
一． ．1
瞭 ．． r<TAB><TAB><TAB><TAB>Fig ，9
引 試験 か ら得られた 各 種特性 値 の 断面内 分 布 の 追 随範 を 超え た ため最 大 荷重ま で のひず
みが
測定で き なか
った も で あ るeFig ．8 − （1 ） よ り，ロ ール 成形の
まの試験体RA
で は ， 角 部 内 の位 置 によ
っ て カー
ブが
しく 異なって いる ことがわかる。これ は ，冷閻 ロー 成形に よ って受
ける予ひず み量
が角 部内
の位置にょっ
て異な
るt
，t
ﾅ あ ろう。しかし
， 平板
部 では ，Fig
．8
− （2
） に示すように
カ ーブは． 場所 に よらず比較 的一
定で あ る （た だ し ，一 様伸 び は内側のほう
が 大きい）
。焼
きなら し 熱処理
し た試験 体RB
では ，Fig
．8
− （IL
（2
）よ り 角 部 およ び 平板部 と も カ ーブが 均一化 さ れ，降伏強
お
よび引張強
さが 低下 すると と も に 明瞭
降 伏 棚 が現れ
， 一様伸
び が著し
． く 増大 す る こと が かる
。 降 伏 強さ ， 引 張強 さ ，一 様 伸 び ， および
熱影
部のみ の一様
伸びの断
面内における分 布 をそれぞ れFig ．9 − （1
）， （2
），
（3
），（4
）に示 す。
各 図にお い て左
半 分に断 面 外 側 の デ ータ， 右 半 分 に断
面内側
のデ ー タ プロ ット ．さ
れている。 こ こに示 し た降 伏強 さ は0
2
％．オ フ セ ッ ト 耐 力であ る。 一 様伸び 嫉文献2
） な ら って小 形 引張 試験片 にあ ら じ め 付けておいた1mm ッチ の標 点問を 試 験後 に顕微鏡 測定 するこ と（ 測定 度1 ／100mm
） に よ っ て 求め た 残留局 部伸び を に計 算したも ので
ある。 このと
き ，破 断縁
か ら5m
ｨよ び両 端標 点 から5mm
の範
囲は除いた 。熱影響 のみの 一様伸 び は， 熱影響部 で破 断 し な か た 試験片に
っい
て，試験
後 に熱 影響
部内
の標 点 間 の伸びを測定 て求め た もので ある ホ Fig ．9 − （1
） ．に ると
，ロー ル 成 形の ま ま の試 験 体RA が ほ と ん ど の 置 にお い ても っとも 高い降伏強ざ
を示
し，特 に 角部 内 側に い て降 伏 強さ が高く なっ てい る こ とがわ かる。こ の 向はFig
．9 − （2
）に示し た 引張強さ におい ても同 で ある。引張強 さを 既に 述べ た硬 さ 分布 と比
較
す ると 角 部内側を 除いてSAE
J417
の 硬さ換 算則 は成 り立 て いないことがわ か る。例え ば， ．平 板部
外側
の硬さ1
から 換算 される引 張強 ：さ545MPa
に対 して実 引張強さは480MPa である 。つまり，
硬さか ． 換 算され た引
張強さよ
り実 際 の引 張 強さの ほうが 低 い を 示 し ている 』平 板部
内側
お よ び 角 部外 側 に つい ても 様で あ る。こ れ は ，お そ らく 冷間加工 による異 方性S
の
た め と 考 え られる。ロ ールコ
ラム
につ いて は ，硬 ．か ら 引張強 さを推定す
る と き こ の 点に
注 意 する 必 があ る。熱処 理試
験体RB
の強 さ は，
ロ ール 成形の ま の 試験 体RA
に比べ て著 しく・低 下 し てお り，し も 断面 内で均一化して い る 。こ
の 熱 処 理試
験 体 ．RB の 伏 強 さと引張 強 さは 断面内の
位置 に よら
ず そ れ ぞ れ 約2
MPa
と 約420MPa
であり， これはロ ールコ ム原
板 の 特性 を表
し
ているものと
：推 ． 定 さ れる 。 溶接 験 体RC
の角部 内 側について は， 硬さ分布
で見た よう 明 瞭な 溶 接 、軟 化が
あるので， ． 引張 強さ
が．母 材 験 体RA
よ り低 下す る 傾 向が見ら れるはず で ある が 試 験 片 ．が標 点 外で 破断した た め 有効
な デ ー タが得 れなかった 。角部 外側で
は 硬 さ分
布 にお い て 溶 接 軟 化 認め られなかっ たこ
と と 対応して引張 強さ の低下 も ら れない
。 熱 処 理 を 施しNII-Electronic Library Service 30 25 兮 20
§
1，晶
，
。 1 2 Fig．
10 3 4 5 11 131517 1012 1416 しocation ID No．
0°
C シャ ル ピー
吸 収x ネルギー
の断 面 内 分 布Fig．
9−
（3
）に示 した一
様 伸びの分布をみ る と，
ロー
ル 成 形の ま まの 試 験 体 RA は断 面の角 部お よ び平 板部 と も延 性 伸び 能力が極め て低下 している こと が わ か る。
特に，
角 部では一
様 伸 びが 1％に満た ない もの が あ る。
し か し，
熱処理 した母 材 試 験 体RB
の一
様 伸び は ほ と ん どの 位置で 20％ を 超 えて お り， 熱 処 理によっ て原 板 （軟鋼）の状 態に回 復 し たこ とがわ か る。 溶 接 試 験 体RC
の一一
様 伸び は，
母材試 験 体RA と同 程 度で あ る。 熱 処 理 し た溶 接 試 験 体RD
の一
様伸び は，
外 側と内 側で は それぞれ ほ ぼ一
定の値と なっ てい る。
内 側は熱処理 母 材 試 験 片RB
と同 程 度で あ るが， 標点 間に溶 接金属の 含ま れ る長さの大き な外 側につ い て は一
様 伸び が内 側よ り小さい 。 こ れ は，
溶 接金 属の伸び性 能が相 対 的 に低い た め と考え られ る。Fig．
9−
（4）に示し た熱 影 響 部の み の一
様伸 び を 見る と，
溶接試 験体 RC で は3−
6％ と なっ て お り，
母 材 試 験 体RA
の一
様 伸び よ り高 く な っ て い る。 これ はt 溶 接入熱によ る熱影 響のためである。 熱処理し た溶 接 試 験 体 RD の熱 影 響部の一
様 伸びは 20％ 前 後であり，
熱 処 理母材試 験体 RB と同 等であ る。
3．
3 シャ ル ピー
衝 撃 試 験 結 果 0℃ に お け るシ ャ ル ピー
吸 収エ ネル ギー
が断 面内で ど の よ うに分 布し てい るか をFig．
10 に示 す。
こ れ に よ る と，
ロー
ル の ま まの母材 試 験 体 RA では，
平 板 部の 内 側を除い て シャル ピー
値が極め て小さい ことがわか る。
特に，
外 側に お い て は，
シャ ル ピー
吸収エ ネルギー
が 10J （1．
Okgf・
m ）に満たない もの が ある。
熱処 理 し た 母材 試 験 体RB
の シ ャ ル ピー
値は断 面の どこ に おいて も250J （25kgf・
m ） 以上 の値を有して お り，
切欠き靭 性が十 分 回復し てい る こ と を示 して い る。
溶 接試 験体RC
にっ い ては，
溶 接 熱に よっ て材 質 が 好 ましい方 向に 変 化し，
つ まり，
冷間加工に よ るひずみ脆 化 部の勒 性が 回 復す る ので， シャ ルピー
値がロー
ル成 形のま まの試 験 体より高 く なっ て い る。
熱 処 理した溶 接 試 験体RD
に つ い て は，
外側は熱 処 理 した母 材 試 験体RB
と ほ ぼ同 じで あるが，
内 側は破 断 面が溶 接金 属 を横 切る の で熱処 理の効 果は現れず， 溶 接 試 験 体RC
と ほ ぼ同 じ値 を示 す。一
176
一
R
．
R
R
R
Fig．
11 シャ ル ピー
試 験 片の破 面 （0℃ ）外 側の角 部 （位 置4）か ら採 取 し た衝 撃 試 験片の 試験 後の破面を
Fig．
11 に示 す。 ロー
ル成 形のま ま の試験片RA
4で は ほ ぼ 100 ％ 脆 性 破 面で断 面に全く絞り が生じ てい ない。
しか し，
熱 処理 母材 試 験 片RB 4 と熱 処 理 溶 接 試 験 片RD
4 は逆に100
％ 延 性破 面で断 面に十 分な 絞り が生 じ て い る。
溶 接 試 験 片RC
4 は溶 接 熱 影 響に よっ て予ひずみ脆化 部の勒 性が 回 帰 する の で ノ ッ チ底 近 傍に延 性 破 面が認め られ る。 6．
0 言窶
5・
5ヤ
5．
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5 ＄84
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3．
5 タ 3．
0 30520251015O宀
「9x
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6
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Φ 匚 山 盆」
疊 O1
『
▲f
」 1 5 ［ … ● Roll，
Comer O Roll，
Flat ▲ Press，
Comer △ PreSS、
Flat i●．
．
一
．
．
一
・
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一・
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0 5 10 15 Uniform Elongation（％｝ （1｝ 降 伏 強さ と一
様 伸 び 20」
F
．
「
F
」
「
｛ ムイ
ヨ‘
卜
】
i … ム ▲：
→
｝
1
巴
：
1．
．
．
．
．
．
．
．
．
▲…
．
．
，．
．
．
．
．
仙
』
、
嵐 ）己 11．
．
P
● o ▲ △ Roll，
Corner Roll，
FlatPress，
Corner P厂ess，
Flaヒ「
1．
「
一
．
．
．
r 0 5 10 15 Uniform Elongation（％120
（2｝ シャ ル ピー
吸収エ ネルギー
と一
様 伸び Fig．
12 ロー
ルコ ラ ムとプレ ス曲げ鋼 板の比 較 N工 工一
Eleotronio Library4
．
プレス曲げ鋼 板 との比較
ロ
ー
ル成形の ま まの母 材 試 験 体RA
につ い て， 冷 問 プレ’
ス曲 げ鋼 板と主要な 力 学特
性につ い て比 較 して み る。
プレ ス 曲げ鋼 板 （原板SM490 ，
板 厚25 mm ）のデー
タ は文献2
）によっ た。ま ず
，
材 料 力学の観 点か ら，
降 伏 強 さσyと一
様伸び εL
を プロ ッ ト し たの が Fig．
12−
（1）で ある。 すべ て鋼 管 外 側n，
・ら採取 し た 引 張 試 験 片の デー
タであ る。
図 中の 記 号は，
白抜きが平 板部、
黒が角 部 （角 部と平 板 部の境 界を含む）であり， 丸印 がロー
ル コ ラ ム， 三角 印がプレ ス曲 げ鋼 板である。
両 者の原板の規 格は異なっ ている が，
角部の σ y と ε u は同 程 度の 値を有し て い る こ と が わか る。
平 板 部につ い て は，
プレ ス曲 げ 鋼 板 は ほとん ど材 質 変 化 を う けて いない の に対し て， ロー
ル コラム の平 板 部 は角 部と同 程 度の硬 化 状 態にある。
次に
，
破 壊の 観点か ら，
鋼 管外 側の 0℃ シ ャル ピー
値 vE 。’
cと一
様 伸び εu を プロ ッ ト し たの がFig．12−
（2
） である。
図中の記 号は上 述 と同じで ある。
角 部の シャル ピー
値はロー
ル の ほうがプレス曲げ鋼 板より低い こ と が わ か る。
平板部に つ いて は， プレス 曲げ鋼 板は脆 化して いない の に対して，
ロー
ル コ ラム の平 板 部は角 部と 同 程 度の脆 化 状 態にあ ること がわ か る。
5．
ロー
ル コラムの脆 性 破壊の可 能 性に関 する検討板厚の大きい冷 間 成 形 角 形 鋼 管は
，
プレス コ ラム の場 合 もロー
ル コ ラム の場 合も それぞ れ文 献2）お よ び本 論 で見た よ うに冷 間塑 性 加 工に よっ て鋼 材が本 来 持っ て い る延 性 伸 び 能 力と 切欠き靭 性 を大 幅に 喪失し て．
しま うの で，
脆 性 破壊の危険を潜 在 的に有してい る。 し か し， こ の種の大形冷 間 成 形 角 形 鋼 管の実 験は少な く，
脆 性 破 壊 の危 険 性 をどの程 度まで深 刻に考え る 必要がある か は，
い まの とこ ろ はっ きり し てい ない。 文 献3）によ る と，
断 面 形状お よ び寸 法がほぼ同じロー
ル コ ラ ム と プレ ス コ ラ ム の繰 返し曲げ実験で，
プレス コラム は脆 性 破 壊し，
一
方，
ロt
一
ル コ ラムは脆 性 破 壊せ ず局 部座屈に よっ て崩 壊し た例が報 告され てい る。 また，
こ れ以外におい ても ロー
ルコ ラム の脆 性 破 壊 例は1
件 も報 告 され てい ない。
しか し な がら，
こ れ を もっ て厚 肉ロー
ル コ ラ ム の脆性 破 壊の危険は無 い と断 定する こ とは で き ない と考え ら れ る。
ロ
ー
ル コ ラムがフ レスコ ラ ム よ り相 対 的に脆 性 破 壊が 生じ に くい理由と して，
本 研 究で明らか に さ れ たよ うに， ロー
ル コ ラムは平 板部
が角 部と同 様に硬 化し降 伏 強さ が一
ヒ昇してい る た め，
局 部座屈が脆 性 破 壊に先 行し や すい 状 態にあるという要因 が考え ら れ る。 二方， プレ ス コ ラ ムは、
上で見た よ うに，
平 板 部は冷 間 塑 性 加 工の影 響 を 受け ないた め硬化して お らず，
降伏 応 力 度が原 板の低い レベ ル に保た れ ているの で，
相 対 的に局蔀
座屈が生じ に 40 3020 祀 0
．
♂ 酔 − 呈．
9
誉
曽§
」 台 か 詈 。 δ鬘
あ O．
5 1．
0 1．
5 2．
0 2．
5G・ne・allzed Wrdth
−
t。−
Tbi・k・e・s R・tl。，
Pt（B1・t，）・（・ y，ジ ’2 Fig．
13 角 形 鋼 管 短 柱の局部座屈 限 界ひずみ塑 性率 くい状 態にあ る， そこで，
最 大 耐 力が局 部 座屈に よっ て支 配 さ れ る条 件 をひずみの観 点か ら整 理 し たのがFig．
ユ3
で あ る。 使 用 し た デー
タ は，
文 献9）に よる もの で，
ロー
ル成形，
プ レ ス成形，
溶接 組 立の 3種 類の方 法で製 造 さ れ た角 形 鋼 管の短柱 圧 縮 実 験の デー
タである。
試験体の板
厚は9〜
25mm で，
比較 的 厚 肉の 断 面が 中心 と なっ て い る。 す べて，
同一
時期に同一
の試 験 機を 用いて同一
の試 験 方 法 で行わ れた もの であるの で，
デー
タの一
貫性が高いと考 え られ る。
図の横軸 βは一
般 化 幅 厚 化 と 呼ばれ る もの で，
降 伏 強さの異な る鋼 種を統一
的に扱うために，
幅厚 比 B／t／に降 伏ひずみ ε。f の平 方 根を乗じ た無 次 元 量で あ る。 こ こで の降 伏ひずみ εy 」は， 局 部 座 屈 する平 板 部 の 引張 降 伏 強ざafy を鋼のヤン グ率E
で除し た値と し た。
縦 軸 PtLeは，
局 部 座 屈によっ て決ま る最 大 荷 重 時の「
圧 縮ひずみ εLe を降 伏ひずみ εyf で除し た ひずみ塑性 率 である。
こ の局 部座屈 限 界ひずみ 恥 は，
最 大 荷 重 時に おける短 柱の縮 み 量 を 元の長さ で除し た もの であ る。 こ の 図よ り，
局部座屈 限 界ひずみ塑 性 率μLe と一
般化幅厚 比 βの 関係は，
角 形 鋼 管の種 類に あ まり依 存し ない こ と が わ か る。
これ は，
μム。 とβの関 係が鋼 材の応 カー
ひ ずみ カー
ブに ほ と ん ど依 存し ない という 既 往の実 験結 果101とも対 応 し ている。
図 中の デー
タ を外側で包 絡す る 曲 線に簡 単な数 式を あて はめ ると次 式が得ら れる （外 側 での包 絡 線 を採 用す れ ば後述の ように脆 性 破壊に対して 安 全 側の判 定がで き る）。
・LB
一
論
、，・ ・・ … 短 柱に・ ・、・…
（・〉 こ こ で，
μL8＝
εLfi／εyf ：局 部座屈 限 界ひずみ塑 性 率fl
−
£
VE
［；・一
般 化 幅 厚 比 εyt＝
σ。ノ／E
：平 板部の引 張 降 伏ひずみ ε，．
s 1局部座屈 限 界ひずみ B ；角形 鋼管断面の金 幅t
ノ：平板 部の厚み σ．
．
、
f ：平 板 部の引 張降 伏強さ E ：鋼の ヤング率 （210000MPa ）NII-Electronic Library Service
一
方， 文 献 ll）に よ る と， 高 応 力 脆 性破 壊の引 き金と な る応 力集中部か らの初 期 延 性 亀 裂は， そ の位 置での ひずみ が素 材の一
様伸 びεt に到 達し た と きに発 生しうる こと が 明 ら かに さ れ ている。
延 性 亀 裂 発 生が直ちに脆 性 破 壊を 意 味 す る 訳 では な いが，
高応 力 状 態 にお け る 延性 亀 裂の進 展や脆 性 破壊の発生 伝 播の条 件が
今の ところはっ き り し ていない の で，安 全 側の評 価と して，
延性 亀 裂 発 生をもっ て破 壊の限 界と考え る。
す る と，
角 形 鋼管が 脆性 破 壊す る か局部座 屈す るか は，
引 張 側の ひずみが素材の一
様 伸び εu に到 達す るのと， 圧縮側の ひずみ が局部 座 屈 限 界ひずみ εLB に 到達す るの とどち ら が早いかで決ま ることに な る。
こ れにっ い て，
文 献3）で報 告さ れて い る 大 形角形鋼管の繰 返し曲 げ実 験デー
タ を整 理 μLB ＝ £LB／EUf 120 80侮 ＝ ε〃勾 し て グラ フに 表し たの がFig
．
14で あ る。
図の第 1象 限 に，
実 験か ら得ら れ た局 部 座 屈限界ひずみ塑 性 率を一
般 化 幅 厚 比に対して プロ ッ ト してある。
プロ ッ トした デー
タは，
ロー
ルコ ラム5
体， プレ スコ ラム 3体，
溶接コ ラ ム 2体の計10 体である。
局 部 座 屈 限 界ひずみは，
局 部 座 屈 波の ほぼ頂点と な る位 置 （材端ダイ アフ ラ ム か ら約0．
4B の位 置に おける平 板 部中央）の値とし た。 実験は 漸 増 振 幅 繰 返し載荷で行わ れ てい る の で，
局 部座屈 限 界 ひずみ は局 部座屈で耐 力が低下し始め る点までの スケル トン部 分の累 積ひずみ と した。
また，
図中に はFig．
13 で示 し た 短柱試 験か ら得ら れ た包 絡 線 も記入 し てある。
こ の 曲げ 試験か ら得られ た局 部 座 屈 限 界ひずみ塑 性 率は 短柱か ら得ら れ た包 絡線の や や上に位 置して い る。
こ れ は，
曲 げを受け る梁の場 合， 引 張 応 力場にあ る ウェ ブ部 分が局 部 座 屈に対す る 拘束 効果を発 揮す るためで あ る。
ボッ クス コ ラム の梁と し て の実験 は あ ま り行わ れ て お ら ず，
ま た局 部 座 屈 限 界ひず みにつ いて も公 表さ れている デー
タが無いの で，
こ こ で は短 柱で得られ た （1 ）式の 係 数を割 増し た 次 式で梁の局 部 座 屈 限 界ひずみ塑 性 率 と する。PtLfi
−
≠
1
．
25
・
・… 5 梁につ ・・……
… （2） 式の適 用 性につ いては今 後 検 討が必 要で あ るが， 曲 げ を 受け る溶接 組 立 箱 形 断 面 材15｝お よ びロー
ル コ ラ ムIG＋の 局 部座 屈 実 験か ら得られ て いる最大モー
メ ン トと 素材の応 カー
ひずみ カー
ブか ら計 算に よっ て求め た局部 座 屈 限界ひずみ塑性 率の値に （2）式は お お む ね適合し てい る こと が確か め ら れてい る。
実験に お い て
，
脆 性 破 壊が先 行した プレ スコ ラム2
体 （図中の試 験 体番号7 と8
）につ い て は，
脆性破 壊発 生 時の ひずみ塑性 率は， 当 然の こと な が ら，
局部 座屈限 界 Fig，
14 40 0 0．
5 1，
0 1．
5 2．
0 2，
5 3．
Oβ
＝ 旦何 ア
tf 角形 鋼 管の局部座 屈・
脆性破 壊の判 定 方 法 ひずみ塑 性 率カー
ブ より か な り 下にプロ ッ トされ る。
そ こ で，
脆 性 破 壊が生 じ な かっ た と し たときの局 部 座 屈 限 界ひずみ塑性 率を （2
）式の曲 線 上に もプロ ッ トし，
後 述の脆性破 壊 先 行の判 定に用い る こと とす る。Fig．14
の第 2象 限の横 軸は，
延 性亀裂 発生の 指 標と す る一
様 伸びEu を平 板 部の降伏ひずみ εyl で除し た一
様 伸び塑 性 率絢 であ る。
この と きの一
様 伸びにっ い て は，
ボックス コラムの脆 性 破 壊の引き金とな る延性 亀 裂 が角 部 外 側の溶 接 止 端か ら発 生す るの で3 〕，
この位 置に お け る一
様伸び を用い る必 要がある。
既に述べ た ように，
ダイアフラム に溶接し たロー
ル コ ラム （試 験 体RC ）の 熱影 響 部の一
様 伸び は3〜6
％ であっ たeFig．
14に示 し た 梁試 験 体につ い ては，
その デー
タが無い の で，
ここ で は梁 試 験体の母 材 角 部か ら採取した全厚引 張 試 験 片の一
様伸び を 用い る ことに し た が上 記の熱 影 響 部の一
様 伸 び とお おむね等し い よ う であ るD一
様 伸び塑 性 率と局 部 座屈 限界ひずみ塑 性率に関する試 験 体 10体の デー
タ を 第2象 限に プロ ッ ト し てある。
脆 性 破 壊の原 因とな る初 期 延 性亀裂の起 点は角 部 外 側 溶 接止端で あ るの で， こ こ にお け る引 張ひずみが圧 縮 側 局 部 座屈位置の ひずみ の何 倍になっ てい る か を知る 必要 が あ る
。
こ こ で引 用し た曲げ実 験3Jで は，
こ の値が か な り ば らつい て お り，
平均 的に 見る と L5 倍 程度になっ て い るが，
これ はひずみゲー
ジに よる値であ るの で，
ひず み集 中は拾わ れて いない。
有 限 要 素 解 析に よっ て ひずみ 分 布を 検 討 した文献 12）に よる と，
コ ラ ム の材端で は 角部外 側にひ ずみ が集 中し，
平板部 中央の約3倍にな る とい う結 果が得ら れて いる。
こ こで は，
こ の数値を暫定 的に用い ること と し，
次式で x ＝ 3の場 合 をFig，
14の 第2
象 限に示した。μ
。・
x・
μ。。…………・
・
………・
・
…・
…・
・
………
（3
）一 178
一
N工 工一
Eleotronio Libraryこ こ で
，
μμ
；
εu／εy ！ ；一
様 伸び塑 性 率 eu ：一
様 伸び π ： ひず み集 中 係 数上 式 中の X は
，
延 性 亀 裂 発 生 位置で の ひずみ集 中を 表す係 数で あ（e。
g
の ひずみ集中係数の値は，
溶 接ビt ド止端の幾 何 学 的 形 状 と溶 接 軟 化，
板 厚，
角 部 R形 状，
材 質の断面 内分 布，
軸 力比などの影 響を受け る と考え ら れ，
当 然，
コ ラムの種 類によっ て も値は異なっ て く るで あろ う。
しか し，
その値
を厳 密．
に求める
こと は現 段 階で は でき ない の で，
ここ で は暫 定 的に鋼 管の種類に よ ら ず 疋＝
3．
Oで表示し た が，
今 後 詳 細 な 検 討 が必要で あ る 。 Fig．
14の第 2象限 に おい て，
こ の 直 線よ り下は局 部 座屈が先 行 するが，
こ の 直 線より上は延 性 亀 裂が先 行し て脆性 破 壊に至る危険を有す．
る領 域とい うこ とにな る。
曲げ実 験では・
こ の直
綜
よ り上に位置してい るプレ スコ ラム2
体 （黒丸印）が脆 性 破 壊して いる。
ロー
ル コラム は， 実験 では局 部 座 屈が先 行し脆 性 破 壊には 至 ら な かっ た が， こ の境 界 線よ り上に位 置して い るものは局 部座 屈一
脆 性 破 壊の 微 妙な遷 移 領 域にあっ たものと 推 測さ れ る。 溶 接コ ラム2
体につ い て は； 局 部 座屈 限界ひずみ がか な り高い に．
も か か わ らず，
延 性 伸 び 能 力お よび切欠き靭性 が高い の で脆性破壊に至 ら なか っ たも
の と考え ら れ る。
上記の方 法を 用いて
，
ロー
ル コ ラ ム が高 応 力 脆性破 壊 し ない で局 部座屈で終 局 状 態が決 まる幅 厚 比の下 限，．
つ まり遷移 幅厚比を計算す る と次の よ うに な る。
（2 ）式 を （3）式に代 入 して，B
／tfにつ い て解く と次式が得 ら れ る。
．
（
Et
∫）
T，
〒・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（4）r
・で・
（
Bt ∫）
T。 ・齶 幅 厚比STKC ．
400R にっ い て，
本 研 究で得ら れ．
た デー
タ を基に， σyr
＝450
MPa ，
εst！＝
O．
0021，
εu；O．
05，
κ＝
2．
5・ 上 式・代入 す る と
・
（
雛
一
25が得 … ． ・ず・ 集 中 係 数を少 し下 げ た値2．
5とし た の は，
既に述べ た よ うに，
ロー
ル コラム の外 表面における熱 影 響 部の軟化が 見ら れ な かっ た ことを灰
映さ せた もの で あ る が，．
そあ
定 量的根拠は明ら か で は ない の で，
今 後さら に解 析 的な面 か ら検討が 必要で あ る。 以 上の概算に よ る と，
ロー
ル コ ラムSTKC400R
は，
幅 厚 比が 25以 上で あ れ ば高 応 力 脆 性 破 壊は生 じ ない とい うことに な る。
な お
，．
本研究の焼き なら し熱 処 理 を施し た場合に は，
σyf
