素材引張試験結果による構造用鋼材の力学的性質に関する統計的調査

(1)

1

報

　

告

｝

UDG ：691

．

ア：620

．

172 ：519

．

2 日本建築学会構造系論文報告集第 358 号

・

昭杷

60

年

12

月

素

材引張試験結果

に

よる

構造用鋼材

の

_{力学的性質}

　　　　　　　

に

関

す

る

統計的調査

正会員正会

員

青

増

木　　博

田　　正

文

＊

之

＊＊

　

1．

緒　言

　構造用鋼材

の

降伏点

・

引張強さ

・

降伏比

などの

力学的

諸特性

は

，

これまでに

幾

つかの

実態調査

によって

明

らかにされてきている1）

−

s）。また

，

筆者

らは

，

10000

を

超

えるミルシ

ー

ト

値

を

収集

して，

鋼種

・

形状

・

板厚

・

製造会

社

・

製造年度

などの層

別

因子と

力

学

的諸特性値

との関

係

を

統

計

量として分

析

したη

_。

_{これは} ，ミルシ

ー

ト

値

が

鋼

材

のロッ

トを単位とす

るマクロ

な特性を推定

で

き

る

も

ので

あ

る

と

の

前提

が

あ

り

，

また

，

圧倒的多数

の

サ

ン

プ

ル

を

入

手

できるとの

利点

があったからである。

　

しかし，ミルシ

ー

_ト

_が

_示

_す

_{降伏点}

_は

_{比較的大}

_{きめ}_{のひ}

ず

み

速度

で

引張

られ

た時

の

値

では

な

いか

と

の

指摘や

，

上

降伏

点

と

_下降

伏点

との

差

がどの

よう

に

分布

しているかとの

_質

_問

に

対

しては，ミルシ

ー

ト

値

による

調査だ

けで

明快

な

答を与

えることはできなかった

。

このよ

う

な

観点

から

，

本学会

・

構造委員会

・

鋼構造分科会

　

加藤勉主査名

で

，

鋼

構造閧係

の

_{諸研究機関}

に

_{鋼材}

の

_{素材引張試験結果}

の

_{収集}

依

頼

がなされた

。

本

報告

はその

収

集

結

果をまとめたものである。それらの

分析結果

は

，

先

のミルシ

ー

ト

値

による

調

査結

果

と

対

照

し，また，

降伏点

・

引張強

さ

・

降伏比以外

のミルシ

ー

トでは

情報

が

得

られない

力学

的特性

についても

検討を加

えた

。

これらの

結

果に

基

づいて_，

応力

とひ

ず

みの

関係を数式

で

表示

する

標準

化

も試

みた

。

最後

に

_，

_鋼

構造物

の

荷重耐力係数設計

法

（

LRFD

）

における

材料

関

係

の

統計的

パラメ

ー

タについて，必

要

とする

基

礎資料

の

検

討

も

加

えた

。

　今

回

，

諸研究機関

での

素材引張

試験

結果

を

調

査

したのであるが

，

これは

直

ちにミルシ

ー

ト値が示す

情

報

に疑

問

を

投

げ

掛

けたことを

意味

するものではない。

試験機

の

保守点検

，

荷重

の

検定

，

JIS

に

従

った

試験実施方法

の

遵守

など

，

いずれの

点

から

も

ミルシ

ー

ト値の方が信頼性が高いのは想

像

に難くない

．

しかし

，

荷

重

耐

力

係数

設

計

法

で

_採

用

される

設計

式

の

不確

かさの

推定が

，

諸研究機関

で

行

われた

構造要素

摩横浜国立大学　教授

・

工博＃ _{横浜}_国_{立大}_学_大_{学院}_生　（昭和

60

年

5

月

10

日原稿受理日

，

討論期限昭和 61 年 3 月末日）や

構造部材

の

実験結果

に

基

づいてなされている

以上

，

材

料特性

の

ば

らつ _きについても

同

じ

_諸

研究

機

関

で

行

われた

素

材

試

験の

結

果から実態を把握するのが基

本

であると

考

えられる

．

い

ず

れにしても，より

信頼性

の

増

した

資料

を

得

るためには

，

諸研究機関が

ひろく

参加

した

組織的

な

素

材引張試験

の

実施

が

不可欠

な

も

のとなろう

。

　

2．

資料内訳と調査結果

　資料収集

は

，Table

1

に

示

すように

_{全国}

21

の

_研

究機

関

の

_{協力}

を

得

て

_行

われ

，

サン

プ

ルの

総

計

は

1102

である。これで

得

られた

諸特性値

の

_内訳

は

，

Table

2

のと

う

りである。このように

，

サン

プ

ル

数

は

各

鋼種

で

均

一

に

得

られていないので

，

以

下

では

主

として

SS

41 ・

SM

41 ，

SM

50A

・

B ，

STI

（

41 ・STKR

41

についての

調査結果を報

告す

る。

　

ま

ず

，

サン

プ

ルを

SS

41 ・SM

41 （t

_≦

6

皿m

_，

t

：

_板

_厚

_）

，

SS

41 ・SM

41 （

6mm

＜

t

≦

40

　mm

_＞

_，

SM

SO

A

・

B ，

STK

41 ・STKR

41

の

4

っの

グ

ル

ー

プ

に

分

類

し，

上

降伏

点（

R

。

h

）

・

引張強

さ

（

R

．

）

・

降伏比（

Y

。

h

）

それぞれの

Tabie

l

Coupon

Tests

Cellected

from

the

Laboratories

in

Japan

虎学研究複　　　民岡撲研 G

凪

6eo 正 s胆dSho 匡　　

D正

SOGし震on

難

斐霎

奠

難婁奠妻妻羹詈綴箪

縄

翫

国

b

臼

ro 【 s

巳

皿

P1

耐

ToしaL SSら1P1

皀

【

皀

HF ↓anB巳 H　”帥 Dヒh2188 　　　　3Z　l3　Lコ　6Z　　6　i5　　0　　9　94　　　　5　27　28　　5　27　15　　6　聖3　23 　 6274 　5　昌　　8　　1】3　 91歪　　　 2 　 4　 7　 5　匸　　30　　　ム　　　　　　Z　　　　　　B 　　　　　　L　聖　L　　　　　9 　　　9　　　　　　　3　　　2　　　3 　　　　　　　　　　　 425 　　5 量6　1　　17　　 6L660710482黒02695 S鵬1Plo

し

e 1　　ユ　6 11ll 訓50APl6

し

ε

HF艮oq8e 團りebO 【卜e

田

6 　　　　 12　 5　［　 7　　

｝

　　　415 　　　 5　 33

ア

17 　　　　　　　　　　　　　 1 　　　　8　　　　 6 　　　且　コ　　　　　　　　　　　　　1　　　　　7　　　　　2　　　　　3 　　　　　　　B　　　　2u 　　　2L 邑ア日 282LB s鬨50BPla ：eH 6　2　　　 1　　 L6 　　　　6 23629

岶

匸

e

1 77 h5P1

刷

匸e 1　　　 6 7 ア SM58P 恥9 し9 lLZ　　　　邑0　　　6　　　　且 ⊃o3D sτ【4Lclr

匚

u1 5 　　　　 L　　　　　　　　　　　8　　L32727 KR41Re

匸

し

目

n

　

lalo 　　　　　　　　　　　　　5　　　　　　　　　　　　　　　艮　57z72 0

匕

her3P1

匠

し

E

2　　　　　　2　2 66

Table2

_Contents

　ofTotal 　

Sample

in

thePresent

Investigation

¢ ro4e

　

of 　 sしgo 葦 Sb

日

pe 　of 　S9

仁

匸10n 陀

ε

hR

穆

L駅9t 尺

目

乱ehAB ［A

膿

E　E就 Y

巳

h 乱 v 恥繭 e

τ

of 　 S

朋

P1

ビ

To匸81 5s4

畳

P1

＆

しuH 　FlmB

陛

H　冒eho

_ヒ

her32568459凸512920655 　7655 　6824 　36 ユ9510682 　日昼L 凸6412020L

　

　2269L 男　　L3z2332022 σ 58　6日　84 向5 　 59　 69 　1　34 　852567759θ0 ，4u91L607 皇04B2 具OZ695 s晒1P 正

日

ヒE1D6 　　71171 　　7　10Hlln SK50APka

匚

_＆

eHF1 n 呂oH 口ebo 山er8115 　9 　5 　336 　894 　B3 　112 　27160L7B26z82 且 252 　178 　15 　22 幽　 471169 　　8　　96 　 5 　 6 　　 2 匝凸 n 　g 　h 】6L6017 且3282 田 5おOBPlo

匸

留

訌卩 ⇔ 1　 76 　　5236L ア　315 　 156 　62362329 S門591P ⊥

肛

e4 昌 71 47 7 s区53P ユate7 7 1　　　　7777

SH58Pl9

【

e2L1 　uzoL9 　1lo 　　8　且524 鉛 0

馴匿4且 cしrOu且 237 　102 フ z 2205727

写丁匿R4 匸Recし

目

n星

巳

601 δ　267 皇 1正 19 且7　1ア　 D56L η 7z

0 しhor3P1

巳

し

巳

4z 　 46222 　　2　 2666

(2)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

ArchitecturalInstitute of Japan Ad2eISie5e [Rmlm=44.5] [Rthls=g.s4 1 N=275

Fig.1

SS41,SM41

is6 2e ?s

3e

]s qe as

se

ss

6e Gs 7z 7s Ea ss

'gm

-Rehrtgihmi) -Rrn tkef"" il

,-

reli[Zl

Histograms

of

Upper

Yield

Stress.

Tensile

Strength

and

Yield

Rqtio

(SS41

･SM41,

tS6mm)

pti2e15lb5D 2e ?5 ]a -Reh.VP/Lgl

Fig.5

TIS)m=46.]9 [15)e=2.26 d

3s1[mllqm

4s-Rrn

5va

S5,TSdkelt.ml

SS41,SM41

ts6[mm)

6e

65 ?M 75 Be

BS

9e

t -reh,TR[Z)

Comparison

of

the

Fitted

Distributions

between

Coupon

Tests

and

Mill

Sheet

Values

(SS

41 -

SM

41,

tS6

rnm)

pti2aIS]g5g fRm]m!4S,6? [Rtu1.stts,e? 1 N=qe?

Fig.2

SS41,SM41

6flg4S

2z ?s 3n 3s 4a qs sg

ss

6m 6s ]e

7s

se

.es

ge

-,R{h[koitnm:b -Rmfkoifmm:)

-"

Teh[.Zl

Histegrams

of

Upper

YieLd

Stress,

Tensile

Strength

and

Yield

Ratio

(SS41

･SM41,

6rnrn<tS40

mm) FdJ.Ereq.[Z] 25ze,]5le5s ITSIm=4S.?9 tlSlsfi1,e9 1

S5ql,SM41

6[mmlcts4e[mml -Fig.6 2m 2s iz ]s #e 4s se ss 6g 6s 7e )s Ee Bs ge ReH,TP Eu"tlmmi / - Rm,TSrkgli"t: " Teh,TR[Z)

ComparisonoftheFittedDistributionsbetweenCoupon

Tests

and

Mill

Sheet

Vatues

(SS

41 ･

SM41,

6mm<

tS40mrn)

Pdj,2S2eISlesgFTeg,EZI

Fig.3

[Rmlm=54.l6

CRpm)st2.S6

!

N-2e2

;:

sMszA,sMsgB

L!4e :NoTine]fLah.los ±]

""tLog,-LAb,Test]

2e 2s 3e ]s 4s as se ss 6e - Rehtkgfizant:- Rm-gltmm t]SS ?D'75 aS B5 9e -Teh[M

HistogTarns

of

Uppei

Yield

Stiess,

Yield

Ratio

_(SM50,

tS40mrn)Tensile

Strength

and Fdj Freq [Z)

252eISle5

llS]m=5S.SJ ITSI,e2 E5SM5ZP,SM5ZB s 2e 2s ]e 3s 4e 4s se ss sa Gs 7s 7s Be ss ge

-Reh,VPIkodtnmi b- Rm,TS"silin.ih - Teh,TRfZ]

Fig.

7 Cemparison

ofthe

Fitted

Distributiens

between

Coupon

Tests

and

Mill

Sheet

Values

(SM50,

tS40mm)

PdJ.Freq.[Z]

252e15le5-Fig.4

(Rm]m=g6,47 (Rm]s-3 ]?

2s

]m ss 4e qs -RehdkDftmAtl -sm

ss

6e Es pM RmcLeft..tl

STK41.STKRql

)s sz ss ge gs Jge -Teh[Zl

Histbgrams

of

UppeT

YIeld

Stress,

and

Yield

Ratio

(STK

41 '

STKR

41}Tensile

Strength

Rdj ETeg. 252e]5]e5 flslth=Ae.eg (Z] cTsle!3

'

STK41,STKRql

ITR)m=M,59 fTR).76.2e He596 a fTeH)m=e+.66 ITeHls=E'.79

/

ts

B 25 3e i5 ae q5 5e 55 6e 6S 7e 7S 8e 85 9e 95 lee

-ReH,IPdkoite-') -Rm,TS[Lef"nA:1 -Teh,TR[Z}

Fig.

8 Comparison

of

the

Fitted

Difitriblltions

between

Coupon'

Tests

and

MiLl

Sheet

Values

(STK41

･STKR41)

(3)

SS41

_，

SM4

　 t≦6dPtm］　　 r

苣

り　

ロ

Rth

［

e

，

　ヨ＝；R

，

h 姻

．

Freq

，

［XI

冖

6 巴 ’

i

璧

，

、

。

サ，之

．

Fig

．

9 Correlation

between

Upper

Yie

正

d

Stress

　and

　　　

Tenslle

Strength

_（

SS

41 ・

SM41

，

t

≦

6mm

）

一言

R

繭

‘

日

一

．

‘

Reh

＝

lFr 閃

，

1尺曲〕

m

！

l

：

．

S

岡

5

日

B

り【m 】 ri 日

．

7量5　　　　　　　L 日

．

465R8h

畳

58

，

54

＝

1

．

匝92Rm

−

2L 喝9 α】25　26　15　19　5 田　5

40 、

25　5島　354 臼　辱5 45

、

，

5

つ，

呈毘

一

o

一

　

一

甜 o

　

99

・

騒 o ρ

■

_屬

、

「

_o

」

　

_［

嘔

、

1

碧

．

Fig

．

11 Correlatien

between

Upper

Yield

Stress

　and

　　　

Tensile

Strength

_（

SM

50 ，

t

≦

40

　mm ）

分布状況を示

した

も

のが

Fig，

1 −

4

で

あ

る

．

また

，

それぞれの

頻度分布と平均値

お

よ

び

標準偏差

の

等

しい

正規分

布

と

対数

正

規分布も併

せて

示

した。

Fig

．

5 −

8

はそれぞれの分

布状

況をミルシ

ー

ト

値

から

得

られた

結果

7 〕と比較したものである。ここで，ミルシ

ー

ト

値

が

JIS

の

規

定

値

に

合格

するように分

布

していること

，

およ

び

，

素

材引

張

試験

の

結

果で

規格値

を

満

足しないものが

若干

でることは

当然

のこ

とと考

えら

れ

る

が

，

SS

41 ・SM

41 （

t

≦

6

mm

）

の

グ

ル

ー

プ

で

降伏点

および

引張強

さが

相当低

い

も

のが見られた

。

この

点

については

，

板厚

の

影響

の分

析

のところで

再度

触

れることにする

。

総

じて

概

観

すれ

ば

，

素

材引張試験結

果の

分布

はミルシ

ー

ト

値

による

分布

に

比

べて

，

ピ

ー

クが

低

くなってすそが

拡

がった

ば

らつきの

大

きいものとなっている。また

，

平均値

も

程度

に

差

はあっても，い

ず

れもミルシ

ー

_ト

_値

_{より}

_{も素材引張試験結果}

_の

_方

が

小

さくなっている

。

　

Fig

．

9 〜

12

は

，

上降伏点と引張強さ

の

相関を調

べた

も

ので

，

い

ず

れも

O．

68〜O．

75

_と

相

_関

_が

_高

い

。

また

，

図は

省略

したが

Table

3

のように

降伏

比と

引張強

さの

相関

が

O．

04

− O．

27

_と

非常

に

_弱

いので，

上

降伏点

と

降伏

比

の

相

一

₉₆

一

S541

_，

5M4

［ 6‘

mm1《

1

≦

4mr 　　 t

＝

臼

一

；Rrnae

，

56

・

り

：Rgh

匚

臼

．

壇 2

nε

配

冒

［Reh 〕in

一

辭

_o

_‘

、

舶

り

4 _丘

に

、

，

、

撃瓣

、

Fig

．

10 Correlation

between

Upper

Yield

Stress

　and 　

Tensile

　　　

Strength

（

SS

41 ・

SM

41 ，

6mm

く

t

≦

40

　mm

_）

SIK41

．

STKR4

】　　 r

言

2

−

≡R

防

＝

匿

．

52

．

一

．

−

：R眇h

匸

1

，

F

匸

e9

，

【Z跏

ε

卩

_∈

匠

憎

〔Rehlm

呈

龍

，

、

。贓

・

，

Fig

．

12

Corretation

between

Upper

Yie

［

d

Stress

　and

　　　

Tensile

Strength

_（

STK4

レ

STKR

41 _）

Table

3 Ceefficients

　of　

Correlation

between

Upper

Yietd

　　　　

Stress

，

Ultipnate

Strength

　and　

Yie

且

d

Ratio

SS41

、

刪 61SS41

．

SH4！ SH50A

，

S団50εSTK4LSTKR4 皇ヒ‘66 〈凶40 し三40 r r r r ke』andR

ロ

0

．

7320

，

677O

．

7 ⊥3O

．

748 and アehO

．

0370

．

1630

．

2690

．

229 YehandReh0

．

7G4O

，

8300

．

8900

．

816

r

：

Caefilcient　Df　cerr

俚

1atiOn

関

が

O．

70 〜O．

89

_と

高

_{くな}_っている

．

　

3．

上降伏点

・

引張強

さ

・

降伏比

と

板

厚

の

関係

　

ミルシ

ー

ト

値

による

調査

結

果

の分

析

から

，

鋼種

はもち

ろ

んのこと

，

断面形状

・

製造

会

社

によって

鋼

材

の

_{機械的}

性質が異な

るこ

と

が

明ら

かにされたが

，

上降伏点

が

板厚

の

減少

とと

も

に

増加す

ること

も判明

した。そこで

，

今

回の

調査結果

に

対

して

も共通

の

因子

として

板厚を

とり

，

各

鋼種

グル

ー

プ

にっいて上

降伏点

・

引張強

さ

・

降

伏

比について

調

べたものが

Fig．

13 ，

14

である

。

図

中

では

各板厚

ごとに

_{平均}

_値

と

標準偏

差

の

_幅

を

示

し，

各板厚

での

平均値

に

関

する回

帰直線も併

せて

示

した

。

い

ず

れ

も上降伏点

は

板厚

の

増加ととも

に

減少す

る

傾向を示

し

，

引張強

さは

板

厚

に

影響

され

ず

一

定

となった。ただし，

SS

41

で

板厚

が

(4)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

ArchitecturalInstitute ofJapan

eeg2.o?eT6Z

::5Z;Et4e-I,!.3e

:.t2a

a

Fig.13

dSS'4t,S'M41[NE31 1TehE

l

StandaTdDevlet+oneenStthnddTdDevtttien

:1'Rm

;'u1'Reh

le 2z s] 4z se -tr1'

Relatiens

between

thickness

and

_R.h,

_R.,

_Y}h

(SS

4]'.

SM41)

Rl.se

r7a"l･

e6e:Eor

1-

sz:H:e4e'=

f]e

2Ma

Fig14

SM5aR,Sth5ZBNk3Tehg

Rm

Rehe

la

2e

]e

4e

se

!t-!! ±

Lf1

'Relations

between

thlekness

and

Reh,

R.,

YLh

_(SM50)

ISDgge=-sBaT?e't6e

Eseth].

4a

c:/"E]et

2S

IS

STK41,S'TKR4i'

.trH23)

o

Teh

Rm

e

eh

Fig.15

,2a

]a

ve

Relations

Reh,

Rm,

YLh

STKR41)

4a sa

between

Dlt

(STK41

･and

[tsa1T7e-ps

t(se+6ES,Oort=4g,..E"

3e}eor

2eTa

Fig.IS

ss41,sMqu[N.])

111 .--/M[MtlSShee

±)

fit::)[L"b,Tes

±1

//t

M/Meens,S+"fid"Td1Devi

--..-.Q'.-..:t[DnTR

'

TeH

.-LL'''RmTS

-..L.''TP/Reh

le

?e

sa

4･z

sz

t[mml

Comparison

of the

Dependence,

of

thickness

between

Coupon

Tests

and

Mili

Sheet

Values

(SS

41 ･

SM41)

RecF8a=-L.T

7e"ix-g 6asgEset-: qa:--atF]e`･diT2e

e

Fig17

le 2e ]e 4e se

lt-!EEI.

Compa[ison

of

the

Dependence

of thickness

between

Coupon

Tests

and

Mill

Sheet

Values

(SM

50)

Ror-F-.IW''ggeFT6e--.7e El"6e2EseT-:4e

#:;

:se

X?,

15

Fig.18

2a ]z qa se

.PLS.

Cemparison

of

the

Dependence

of

(D/t}

between

Coupon

Tests

and

Mill

Sheet

Values

(STK41JSTKR4])

Table4Coefficients

oftheRegression

Line

Gradeef1)VOhickncss Reh(kgflmm1] Rm(kgE!mml} Yeh(Z)

Steel

(mm]

'

[obrabreb m+sO.731O.1]9]3.75O.S79O.6024S.39-O.427.2.0S486.S5 SS41SN4I'tts6mO.942O.S3827.SSO.9041.Z4437.a2.O.L23-1.06S7S.06 m-sO.9SdO.96621,9SO.91S1.8S630.4fiO.347-O.OS263.S6 m+$-O.5S6-O.10935.SSo.o12o.ols4s.rg-O.729-O.43276.M SS41SMal't6<LS40m-O.699.0.20132.65o.e16o.oo64s.a7-o.7sln."o7o.7s m-s-O.734-e.19129.42-o.e4s-o.ee6a2.76-O.7S2-a.3886S.S5 m+s-o.gog-o.27g4s.sa-O.219-O.02B57.eO.O.74S.O.3S5BO.73 SM50A,SMSOBttSdOm-O.S90-O.2]64!.11-O.S2BJD.042SS,09.O.B8SLO.1087S.71 m-s-O.794-O.1823S.79-O.498-O.OS753.IS.O.9I3-O.23070.70 lnCReh(ksftmml})ln(Rm(kgftmm2})ln(Yeh(Z}) m+s-O.241-O.O]}93.855-O.2S7.0.e3464,032.O.054.0.007S4.4S7 STKdl,STKR41]n(Mtt) m.e.2a7-O.059S3.B4B-O.063-D.O0683,866-o.le2-a.o221a.a7g m-s.O.2]3.0.0S773.B41-o.12so.o2og3.7m-O.122n.03644.470

PV/P:ed

±

ctor yarieble m/MeansiStendetdDevietient:Correlation a;Slopeb/intercept

(5)

6mm

以

下

の

範囲

では

，

板

厚が

減少

しても

上

降伏

点

は

上昇

せ

ず

，

逆

に

上

降伏点

・

引

張強

さともに

JIS

規格値

を

割

るものが

幾

つか

見

られた。その

原因

は

明

らかではないが，

圧延

を

含

めて

冷間加

工の

影響

によるものか_，または

SS

41

より

もさ

らに

軟

い

_別

の

鋼種が入

り

込

んできたのか_，

即断

はできない

。

い

ず

れにして

も

4mm

以下

の

_薄板

には

注意

が必

要

となろ

う

。

なお

，

鋼管類

については

伽

径厚比

（

D

／

t

）

で

整

理することおよび

両対数関係

で

表

示

するのが

設

計

式

の

運用

からも

有

用であるとの

指摘

があったので B！

_，Fig．

₁₅

_に

_両

_対

_{数軸}

_で

_{径厚比}

の影響を

示

した

。

　Fig．

16 −

18

は_，

板厚

ごとの平

均値

で

求

めた回

帰直線を

ミルシ

ー

ト

疸

と

素

材引張試験結

果で比

較

した

も

のである

。

ここで

，SS

41 ・

SM

41

_と

SM

50

A

・

B

の上

降

伏

点

に

注

目してみると

，

い

ず

れ

も板厚

が

大

きくなるほど

上降

伏

点

が

小

さくなっているが

，

その

低下

する

割

合

が

素材引張

試

験結果

の

方

が

大

きくなっている

。

この

原因

は

明

らかではない

が

，

サ

ンフル

数

の

多

い

板

厚

t

＝

10

　mm

付近

では

両者

ほぼ

一

致しているが

，

サン

プ

ル

数

の

少

ない

板厚

になるほ

ど差が大

き

くな

っているので

，

サン

プ

ル

数も

1

つの

原因

か

も

しれない

。

しかし，

SS

41 ・SM

41

_と

SM

50

_で _{ほぼ}

_同

_じ

_{傾向を示}

していたことには

留意

すべ _き

_点

_{があろう}

。

なお

，

ここで

得ら

れた

回

帰直線

の

係数

をまとめ

て

Table

4

に

示

した

。

　

4．

上

降伏

点と下降伏点

の

差

　

上

降

伏点（

R

。h

）

はひ

ず

み

速度

に

敏感

で

あ

るので

，

降伏現象

の

安定

した

_指

標

としては

下

降伏

点

（

R

ε

∂ を採

るべきであるとの

主張

が

根強

い

。

その

点

の

可否

は

別

として，

上降伏点

と

下降伏

点

の

差

の

分布を調

べた

も

のが

Fig

．

19 −

22

である

。

ここでは

，

明瞭

に降伏

点

が

観

測

され，かつ

，

記録

されたサン

プ

ルについてのみ

整理

しているが

，

上降伏点と下降

伏点

が

等

しい

結果

が

多

くでている

。

しかし

，

一

_{般的な油圧試験機}

の

_{加力}

で

上

降

伏点

が

観測

さ

れてからひ

ず

み

硬化

が

始ま

る

ま

で

応力

が

低

下

しないまま

塑性流

れを

起

すとは

考

え

難

いので，

実際

には

幾ら

かの

応力低下

が

あ

ったが

記

録しなかった

も

のと

推定

される

。

上

降

伏点と

下

降伏

点

の

差

が

何

に

影響

されるかを

調

べるために_，

種

々の

因子

との

相

関

係数

を計算

した

も

の

が

Table

5

である。この

結

果からは

明確

な

判

定

はできないが

，

強いて言えば上

降伏点

と ∩d」

』

Ftoq

．

rx1 ］臼 252 日 15125 臼

5S41

，

SM4

ユ　惚

6

「mm 〕 lRoh

−

RB】）m

＝

臼

．

959 IReト

ー

Re】） s

富

臼

．

868 　　　 N

＝

．

123 e　　　】　　　 2　　　3　　　4 　

R

匣

卜 R6 王IL

卩

f

〆

隔

Fig

．

19 Histogram

　of　

the

Difference

　　　

between

UpPer

Yield

Stress

　　　 and　

Lower

Yield

Stress

〔

SS

　　　

41 ・

SM

41 ，

t

≦

6mm

） RdJ

・

Fteq

・

［x｝

SN5eA

，

SM5

臼

B

Rd，

．

Freqr 〔Z1

3

臼 252 臼 151 臼 59 ＄

S4j

，

SM41

6匚taPt】⊆ †≦qe［mm1 lR8ト

ー

Ro

口m

＝

日

，

926 iReh

−

Relひs

＝

e

コ

es

　

iN

＝

】5卩

　｝

臼　　　1　　　2　　　1　　　4 　 Roト

ー

Re】rk国1ノ

叩：

〕 252S151 呂

：

1

：

朧

N

冒

55

　　

血

　　　9　　　1　　　 2　　　］　　　4 　　　　壘」蹙 ⊥曳

”

∠肥工

Fig

．

21 　 Histogram

　of　

the

Difference

　　　

between

Upper

Yield

Stress

　　　 and 　

Lowe

【

Yie

］

d

Stress

_（

SM

　　　

50 ，

t

≦

40

　mm ＞

Fig

_．

₂₀

Histogram

　Qf　

the

Difference

　　　

between

Upper

Yield

Stress

　　　 and　

Lower

Yield

Stress

_（

SS

　　　

41 ・

SM

4

ユ

，

6mm

く

t

≦

40

　mm ｝ Ad」

・

FT6q

・

「z跏

SIK41

，

5TKR41

5

日 4団 3e2Z1 臼：

鬻

　　　

L

　　　日　　　 1　　　 2　　　］　　　 4 　　　　旦eh

−

Rel ［k9

’

ノ

_巴

L

H9

．

22　Histogram

　of　the　

DifIerence

　　　

between

Upper

Yield

Stress

　　　 and　

Lowe

【　

Yleld

Stress

　　　

（

STK

41 ・STKR

41

_｝

Table

5 Correlation

between

Difference

　of　

Upper

　and 　

Lower

　　　　

Yield

Stress

　and　

Thickness

　or　

Strength

SS41

，

SM41ss41

，

s団41SH50A

，

S凹50BSTK41

，

ST【R41

しi66 くt ≦40 区40

r r r τ

（Reh

一

只e1 ）and ヒ O

．

163

一

〇

．

245

一

〇

，

口5

一

〇

．

473

（Re旧

一

Rel）臼ndD ／t

一

o

．

Io2

（Reh

−

Re1｝andReh0

．

366o

．

3060

．

2140

．

192

（Reh

−

Rel）a

皿

dRe1o

．

149O

．

1120

、

0010

．

069 （駐eh

−

Re

ユ）andRmo

．

2440

．

0450

．

20ア 0

．

087

（R由

一

Rel）a

皿

dYeh0

．

2370

．

387o

．

1640

，

181

Rdj

．

Freq

昌

（詫レ

3

臼 252 ユ

51

臼 5 臼

Fig

_．

₂₃

〔

E

）m

三

2

臼

82

［E〕s司 θ】　

N

＝

4

フ

7

r

：

Cveffiti

巳

n ヒ　o 正　correlatien 15日図　　　2日3Z　　　25臼臼　　　

3

目臼臼　　

E

ほ／cm2 ） −

　　

Histogram

　of　

Moduhs

　of 　　

Elasticity

Rdj

．

Freq

．

CXI

3臼　　　　　　　「V，m

富

臼

．

28

日　　　　 ‘〉［ε

諄

臼

．

臼28 　　　 N司 e7

252Z15le5

臼

Fig

．

24

図

2Z

D

．

25

　　目

．

3

臼　　

S

．

35 kHist

。

gram

　of　

Poisson

’

s

Ratio

一

98 一

(6)

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

Table6

Mean

Values

　of　

Characteristic

point

in

the

Stress

．

Strain

Curve

SS41s

嫉

41 SM50A

，

SM50AB

m86 《ヒ r（Reh ＞r（Rst ）r（艮m_）

吊

s6 くヒ“

Or

（Reh_）r（Rsし〉r（R

皿

） mS 　　t丘 r_（R曲 _）r_（R就）r_（Rm ） ASt （冩）

Au

（男） Est2

．

0520

．

0833

，

700

．

594

．

801D

．

040 ．

338

−

O

、

1340

．

416 ＿

0 。

ア

210 ，

0890

，

165 −

0 ．

4220

．

Z21L8519

．

8541

。

560 ．

493 ．

3513

．

42D

．

414 ＿

0 ．

814 −

o

．

2140

．

390 −

0 ，

768 −

0 ，

1800

．

Ol6

−

0 ．

7900

．

076L7018

．

1046

．

440 ．

412 ．

541L95O

．

544　

0 ．

5亘2

−

0 ．

392 』

−

0 ．

016 −

O

．

211 −

0 ，

1790

．

144

−

0 ．

3790

．

192

m：

Mean

　　s：Sヒandard 　devia しion　　r：

Coef

正iこienし　of　correlationE ・tl （IO

“

2kgf／mm2 ）

正の

_{相関}

がありそ

う

で

あ

る。

上降伏点

と

下降伏点と

の

差

は恐らく

負

荷速

度

に

強

く

依存

するものと

予想

され

，

今回

の

_調

査ではひ

ず

み速

度

が

記録

されていない

点

を

考

えると，ここで

得

られた

数値

は

再調査

が必

要

であろ

う

．

　

しかし

，

全鋼種を概観

すると

，

実験室

で

行

われる

程度

のひ

ず

み

速度

においては

，

上降伏点

と下

降伏点

の差は最

大

で

4

kgf

／mmZ

，

_{平均}

は

約

lkgf

／mm2

_{程度}

であろうと

推

定

される。ただし

，

上

降伏点

と

下降伏点

の

差

は

正

の

値

しかとらないので

，

その

分布形

は正

規分布

となっていないことに注

意

しなければならない。

　

5．

縦弾

性係

数

とボアソン

比

　縦弾性係

数（

E

）

およびボアソン比

（y ）

は

，

鋼種

゜

形

状

・

板厚

に影響されない

鋼

の

特性値

と

考

えられており

，

今

回

の

調

査結

果も

それ

を裏付け

ていた。

縦弾性係数

およびボアソン比の

頻度分布

を

Fig

．

23 ，

24

に

示

す

。

これによると，縦弾性係数は

約

2100t

／cmZ を

中

心にして

，

1

500

− 3

OOO

t

_／cm2 の

範

囲に

分布

している

．

しかし

，

鋼

の

縦

弾性係

数が

，

その

_化学成

_分

や

微細組織

によってほとんど

変

らない

物

理量だとすれば_，

Fig．

23

に表れたばら

Table

7 Material

Constants

　of　

Stress

・

Strain

Curve

by

Ma

ヒ

he

−

　　　 matica 旦

Expression

TSt　　　Tc　　Tu　　　Gs【　　　Gc　　GdCl 　　　C2　　　n SS41

．

S隅 1田33

斷

30　41

．

03　50

鹽

55　　　2

．

03　　4

・

95　18

，

23 卅S75

．

190

．

Ol820 」42

じ

_‘684

卜

39　　3

，

98

　　5

．

30　　0

．

58　　0

．

BO　　4

・

00m64

．

500

．

012旦OJ38 m

−

355

．

G80

．

00560

．

夏60 SS41

．

S団41 田31

．

06　41

，

32　54

卜

96　　　1

．

83　　5

・

O且　18

．

07m十88Z

．

160

。

Ol350

．

184 6〈ヒ《40s3

．

B9　　2

．

90　　2

．

21　　0

．

48 　　0

唖

ア6　　2

．

80m ア8

．

330

、

00810

．

202 m

−

s75

．

380

，

00250

．

226 Sh50 血 37

，

86　48

．

98　63

．

37　　L

・

　9　　　

．

1L　見6

・

61m十889

．

480

．

01610 」42 仁≦4034

．

08　　　2

鹽

5ア　　

3 ．

49　　0

，

41　　0

．

38　　　2

．

12

旧

84 ．

890 ，

01HO

．

157

旧

一

380

，

630

．

00600

．

176 m

：

MeanG

：

Stenderd

　devieし_{ion 　　　Ts}し

，

Tc

脚

Tu富（k8f〆 2）　　　Gst

，

Gc

，

Gu

：〔零｝

つきは

各研究機関

で

行

われた

素材引張試験

の

試験精度

のばらつきと

対応

する

も

ので

あ

ろうと

考

えられる

。

Fig．

24

のボアソン

比

の

分布

は

0 ．

3 付近

で

ピ

ー

クとなるが

，

分布型

が

対称

でなく

，

平均値

は

O．

28

となっている

。

　

6．

応力と

’

ひ

ず

みの

関係

　今回収集

した

鋼材

の

単純引張荷重

下における公

称応力

（

R ）

と工

学

ひ

ず

み

（

A

）

の関

係

を

SS

41 _（

t

＝

9mm

）

と

SM

50 _（

t

_≦

16mm

_）

について

示

した

も

の

が

Fig

．

25

，

26

である。これらの

応力

とひ

ず

み

関係を特徴

づ

け

る

幾

つかの

特性値

，

すなわち

，

ひ

ず

み

硬化開始点

ひ

ず

み

_（

A

。t

）

，

回　　　　臼　　　　目 5 　　　　 0 　　　　 2

ρ

_・

こ

2

；

↑

　　　 9

．

臼5　　団

、

ユ図　　日

．

15　 0

．

2臼　　　

→

R

Fig

．

25 Examples

　of　

Stress

−

Strain

　　　

Curve

（

SS

41

_，　

t

＝

9mm

_）

冖

6臼

潅

ミ

，、

羞

↑

2日＄

N5

Plat9

　量 sl6

掴

廟

　臼臼

『

95　　臼

．

亅臼　　臼

r

且5　　9

．

2囲　　　 →

R

Fig26

Examples

　of 　

Stress

・

Strain

　　　

Curve

〔

SM

50 ，

t

≦

16mm

＞　

TTu

．

lcTeh

τst

G

Geh

G31

60 Gu

Fig

．

27 Mathema

し

ical

Model

for

　　　

True

　

Stress

・

Logarlthmic

Strain

Relation

8臼

…

6臼

fgqe

臣

↑

2a

SS4h

〜

SH4

韭　圃

‘

6〔mml

　一

「

一

凵

一

「

尸

　置

’

一

置

一

■

匿

一

　’

　妻

．

；

一

「 rr

一

「

一

　

　「

…

_羂

_二

_：

_〕

・ト・1 m

二

鬥 gM 一

　

≒1

三

i

羃

二

1 ）

− 　S5†

島

吋

巳

rd 　Dorlo 目on 日　　　O

，

臼5　　団

，

1e　　図

，

15　　Z

．

2の　　囲

．

25 　　　

一う

R

，

G

Fig

．

28 Standardized

St

［ess

−

Strain

　　　

Relation

（

SS

41 ・SM

41 ，

t

≦

6mm

） e2 £ 6m

ξ

｝

4z

モ

ヒ

t

ze

ss4L

_、

SN41

δ 「

臥

旧

k 低

≦

q田

昂

ロ

L

一匿

一

r尸

匿

一

匿

一

冒

一

　

一

一匿

冒

π

一

匿

一

幽

一

．

一匿

7 一

一

．

霧

’

_，

’

凵．

r匿

醒

尸

凹　　　臼

．

臼5　　fl

．

la　　

9 ．

15　　e

．

2e

．

25

→

R

，

r，

Fig

．

29 Standardized

Stress

−

Stra

重n

　　　

Relation

（

SS

41 ・

SM

41 ，

6mm

〈診≦

40

　mm ）

i

妻

・e

含

評

↑

　 2臼ら　　　　　

　

臼

S

鬥

50R

3h5

臼

B

　

　戸

　　　價‘4日

1

…

一

P−一

　

一

テ

．

「

“

F尸

一

醒

一

匿

一一

一

1τ

一

rr7P

一

．

　

　’

．

’

彡

，

　

r

　

厂r

　

r

一

’

r−P一

匿

一

臼　　　

　

　　臼

ρ

6

e

．

臼

5

　　0

．

1臼臼

．

15　　臼

．

2臼Z

．

25 　　　 → R

，

O

Fig

．

30

Sta

皿

dardized

Stress

・

Strain

　　　

Relation

（

SM

50 ，

t

≦

40

　　　mml

一

₉₉

一

(7)

ひ

ず

み硬化

点

での

接線係数（

E

。

t

）

，

最大荷

重時

のひ

ず

み

（

Au

）

について，その

平均値

お

よ

び

標準偏差

を

示

した

も

のが

Table

6

である。また

，

同表

には，これらの

特性

値

と

降伏点（

R

。

h

）

・

引張

強

さ

（Rm ＞

な

ど

強度

レベルとの

相関

について

も調

べた

結果を示

している

．

これによれば_，

Au

は

Reh

およ

び

Rm

と

負

の

相関

がみられる。また，

A

。t は

R

。h と

正

の

相関

があるが

，

ESt

はとくに

強度

レベルの因子とは

相関

がみられない

。

　

ここで，

応力

とひ

ず

みの

関係

の

数式表示

を

試

みる

。

ただし，

公称応力（

R

）

と工

学

ひずみ

（

A

）

の

関係

においては

，

最大荷重

に

達

した

点

で

接線係数

が

零

となるため，

適当

な

関数型

をみつ _{ける}ことが困

難

である

。

そこで

，

公

称応力

と工

学

ひ

ず

みを

真

応力

（

T

）

と

対数

ひ

ず

み

〔

G

）

に

変換

し

，T

と

G

の

_関

係を数式表示

する

。

まず

，

公称

応力

と

真

応力

，

工学

ひ

ず

みと

対数

ひ

ず

みは

，

それぞれ

次

式で関係づけられる

。

　

T

＝

H

・

_譽

_｛

・・

A

＋

書

・

一

・

A

・

一

劇

R

　　　　　　　　　　

・

一 ………・

………

（1 ）

　　　

G

＝

1n

_（

1

_＋

A

_）

……・

・

…・

………・

・

……

（

2 ＞

そ

こで

，

明瞭

に

降伏

点

が

現

れ，かつ，

降

伏棚を有

する

材

料

に

対

しては

，Fig．

27

のように

3

つの

領域

に

区分

して

表示

する

。

　　　0

≦σ≦σ餉

　（

弾性域）

　

T ＝E ・

σ

・

………

（

3 ）

　　　

G

。h〈

G

≦

Gst

（

降伏棚）

　 T

・

＝

Tet

・

………

_（

₄

_｝

　　　

G 。

t≦

G

≦

Gu

（

ひ

ず

み

硬化域＞

　 T

；

C1 （

G − C

調

　　　　　　　　　　

・

…

　

一

・

…

　

（

5 ）

た

だ

し，

　　

佩

_rE

．

痒

_R

_∂

・

…一 …・

・

……・

一 ……

（

・

）

　　　

1

「eh

；

E

● Geh

・

一

・

…

　

7・

・

…

　

一・

一…

　

（

7 ）

　　　

G

。t

＝1n

（

1

＋

4

。

∂

…一・

・

…・

……・

・

…・

・

……

（

8 ）

（

1

＋

A − v ・

｛

｝

）

Rdj

．

Freq

，

〔

z

｝

SS41 ，

SM41

2

ーユ

2

】　　曾　　　

i

2

飼　　

3

4Z

　　　里

Fig

．

31 Distribution

　of　

the

Thickness

　　　

in

the

Samp

且e （

SS

41 ・

SM

41 ）

Adj

．

Freq

．

〔

Z

】

SMslA

，

SM5ZB

2

ーユ　

O

　　　コ　　

2

臼　　

3

4

t

〔mm 】　　　　 −

Fig

_。

₃₂

_Dist

τ

ibution

　of 　

the

Thickness

　　　

in

　the　

Sample

｛

SM

50

）

Pdj

．

Freq

．

【

7 ．

｝

STK41 ，STKR4j

2595

2

亅 − 臼図 5 ＠

5

211 Mi1

】

She

θ量　

N

矼

68

フ

1

臼　　　

2

日　　　

3

邑　　　

4

図　　　

5

＠

Coupon

Tesl

N

三

93

　　　 u 図　　　

1

日　　

2

臼　　

3

臼　　

4

図　　

5

図　　　口／

t

［mm 〕　　　 −

Fig

．

33 Distribution

　of

〔

D

！

t

）

in

the

　　　

SampLe

（

STK

41 ・

STKR

41

_）

＿

BZl 三フa

↑

6臼 ’

i

こ5日

ぎ

ecl 岶

〜

ミ3a

三

醒

↑

2e

　

e

　　

l臼

　

2

『

　

，m

藷

臼

　　

4臼

　

5臼

Fig

．

34　Mean

Values

　and　

Variatiens

　　　

ef

_{UpPer　 Yietd　Stress}

，

　　　

Tensile

StTength

　and 　

Yield

　　　 Ratio

（

SS

41 ・

SM

41 _）

き

5 重

↑

フ

e

三

6

臼匿匡

₅

↑

・

〜

4図三註

3a

↑

　2日　臼

Fig

．

35

　】臼　　2団　　

3

4

5

尠　　　量fmm］

Mean

Values

　and 　

Variations

of

Upper

Yie

置

d

St

爬 ss

，

TensiLe

St

【ength 　and 　

Yield

Ratlo

_（

_SM

50 _）

且匠

［

’

ge

重

a臼

↑

_フの

　

’

16a

　評

　 ↑

　

至

4図

　謹

3

・

　 ↑

25

　　且

5

2

回　　　　

3Z

4

臼　　

5

　　　肱

Fig

．

36 Mean

Vaiues

　and　

Va

τ

lations

　　　

of　

Upper

Yie

工

d

St

πess

，

Tensile

　　　

S

甘eng 止

a【Ld

Yield

Ratio

　　　（

STK

41 ・

STKR

41

_）

　

　．

1 STK41

，

5TKR41I

　　　　I 隅

冫

51rehI 　　　　I　　　　I

　

　　幽

冖

幽

一

1 Rm

凵

−

．

T

一

　eh

素材引張試験結果による構造用鋼材の力学的性質に関する統計的調査

1

｝

．

．

．

・

60

12

素

材 引 張 試 験 結 果

に

よ る

構 造 用 鋼 材

の

力学 的 性 質

に

関

す

る

統 計 的 調 査

員

青

増

木 博

田 正

文

之

1．

緒 言

構 造 用 鋼 材

降 伏 点

・

引張 強 さ

・

降 伏 比

力 学 的

諸 特 性

，

幾

実 態調 査

明

−

，

筆 者

，

10000

超

ー

値

収集

鋼種

・

形状

・

板厚

・

製造 会

社

・

製 造 年 度

別

力

的 諸 特 性 値

係

統

計

析

。

ー

値

鋼

材

トを単 位 と す

な特 性 を推 定

き

も

あ

と

前 提

材引張試験結果

よる

構造用鋼材

_{力学的性質}

統計的調査

木　　博

田　　正

緒　言

　構造用鋼材

降伏点

引張強さ

降伏比

力学的

諸特性

実態調査

筆者

製造会

製造年度

的諸特性値

_。

トを単位とす

な特性を推定

前提

圧倒的多数

利点

_ト

_示

_{降伏点}

_{比較的大}

速度

引張

た時

指摘や

_下降

伏点

よう

分布

_質

_問

調査だ

明快

答を与

観点

本学会

構造委員会

鋼構造分科会

加藤勉主査名

構造閧係

_{諸研究機関}

_{鋼材}

_{素材引張試験結果}

_{収集}

報告

分析結果