JPH08206831A - 構造的応力集中部の疲労強度向上方法 - Google Patents

構造的応力集中部の疲労強度向上方法

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JPH08206831A
JPH08206831A JP2023095A JP2023095A JPH08206831A JP H08206831 A JPH08206831 A JP H08206831A JP 2023095 A JP2023095 A JP 2023095A JP 2023095 A JP2023095 A JP 2023095A JP H08206831 A JPH08206831 A JP H08206831A
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JP
Japan
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stress
fatigue strength
tensile
stress concentration
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JP2023095A
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English (en)
Inventor
Kenji Sakano
賢治 阪野
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IHI Corp
Original Assignee
Ishikawajima Harima Heavy Industries Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高い応力が繰り返し作用する場合でも疲労強
度を十分向上することができ、かつ品質管理も容易であ
る構造的応力集中部の疲労強度向上方法を提供する。 【構成】 繰返し引張力により特定個所に応力集中部A
が形成される構造物1に、構造物よりも高強度の溶接材
料を用いて、応力集中部から間隔hを隔てかつ応力集中
部に生じる引張応力と平行に、構造物の表面に溶接ビー
ド7を形成し、これにより応力集中部に残留圧縮応力を
発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、疲労亀裂が生じやすい
構造的応力集中部の疲労強度向上方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば船舶等には、疲労亀裂(疲労破
壊)が生じやすい図6に例示するような構造的応力集中
部が存在する。この図において、(A)は金属板1に補
強板2を溶接した板骨構造部であり、(B)は切り欠き
部3を有する金属板1、(C)は貫通穴4を有する金属
板1であり、それぞれ矢印5で示す引張力を受けると、
領域Aに応力集中部が発生し、繰返し引張力による疲労
により領域Aに疲労破壊(亀裂等)が発生することがあ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる疲労破壊を防止
し、応力集中部の疲労強度を向上させるためには、従
来、ピーニング、TIG処理、ウォータジェット等によ
り応力集中部に残留圧縮応力を形成する手段がとられて
いた。しかし、これらの手段は、処理が複雑であり、か
つ処理が実施された形跡が残らないため品質管理が困難
であり、未処理のまま使用に供されるおそれもある問題
点があった。
【0004】これらの問題点を解決するために、本発明
と同一の出願人は、応力集中部の側部を加熱・冷却して
応力集中部を圧縮応力場とする「構造的応力集中部の疲
労強度向上方法」を創案し先に出願した(特願平2−1
38236号)。しかし、かかる方法では、高い応力が
繰り返し作用する場合には疲労強度の向上の程度が小さ
い問題点があった。すなわち、ガス又は高周波加熱によ
り構造物の一部を加熱・冷却する場合、加熱・冷却部の
構造物に生じる引張残留応力の最大値は、構造材料の降
伏応力が限度であり、かつ残留応力を生じる範囲も狭
い。従って、この状態の構造物に引張力が作用すると、
引張残留応力と作用力により生じる引張応力の和が構造
材料の降伏応力を超えた個所が塑性変形して残留応力が
解放されてしまい、このため応力集中部に生じた圧縮残
留応力も解放され、疲労強度/寿命の向上効果が減少す
る問題点があった。また、この方法によっても、処理が
実施された形跡が残らないため品質管理が困難であり、
未処理のまま使用に供されるおそれもある問題点があっ
た。
【0005】本発明はかかる問題点を解決するために創
案されたものである。すなわち、本発明の目的は、高い
応力が繰り返し作用する場合でも疲労強度を十分向上す
ることができ、かつ品質管理も容易である構造的応力集
中部の疲労強度向上方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、繰返し
引張力により特定個所に応力集中部が形成される構造物
に、該構造物よりも高強度の溶接材料を用いて、前記応
力集中部から間隔を隔てかつ応力集中部に生じる引張応
力と平行に、構造物の表面に溶接ビードを形成し、これ
により応力集中部に残留圧縮応力を発生させる、ことを
特徴とする構造的応力集中部の疲労強度向上方法が提供
される。
【0007】本発明の好ましい実施例によれば、前記溶
接ビードは直線状である。
【0008】
【作用】上記本発明の方法によれば、構造物の表面に溶
接ビードを形成するだけで、応力集中部に残留圧縮応力
を発生させることができるので、簡単な方法により応力
集中部の疲労特性(強度/寿命)を向上することができ
る。また、構造物よりも高強度の溶接材料を用いるた
め、高い応力が繰り返し作用する場合でも、構造物に生
じる引張残留応力の最大値を、高強度の溶接材料の降伏
応力まで高めることができ、かつ溶接ビードの本数や幅
により残留応力を生じる範囲を自由に調整することがで
きる。従って、この状態の構造物に引張力が作用し、引
張残留応力と作用力により生じる引張応力の和が構造材
料の降伏応力を超えても、高強度の溶接材料の降伏応力
を超さない限り、塑性変形をおこさず、残留応力が解放
されない。このため、高い応力が繰り返し作用する場合
でも、応力集中部に生じた圧縮残留応力の解放の割合が
少なく、疲労強度/寿命の向上効果を維持することがで
きる。
【0009】更に、本発明の方法を実施すると、構造物
の表面に溶接ビードが残るので、疲労特性向上策が確実
にとられたことを目視で容易に確認することができ、品
質管理も容易である。
【0010】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して説明する。なお、各図において、共通する部分には
同一の符号を付して使用する。図1は、本発明の方法を
実施した図6と同様の構造物の例であり、(A)は金属
板1に補強板2を溶接した板骨構造部であり、(B)は
切り欠き部3を有する金属板1であり、(C)は貫通穴
4を有する金属板1、それぞれ矢印5で示す引張力を受
けると、領域Aに応力集中部が発生する。
【0011】本発明の方法は、繰返し引張力5により特
定個所に応力集中部Aが形成される図1のような構造物
1(金属板)の表面に溶接ビード7を形成し、これによ
り応力集中部に残留圧縮応力を発生させることからな
る。溶接ビード7は、構造物1の構造材料よりも高強度
の溶接材料を用いて、通常の溶接手段、例えばアーク溶
接、TIG溶接、その他により形成する。高強度の溶接
材料としては、構造物1の材料が軟鋼(SS)の場合
に、高張力鋼(HT50、HT80等)を用いるのがよ
い。また、溶接ビード7は、応力集中部Aから間隔hを
隔てかつ応力集中部Aに生じる引張応力6と平行に形成
する。この間隔hは、応力集中部Aに残留圧縮応力が形
成されるように、適当な間隔に定める。間隔hは、例え
ば溶接ビード7の幅の1〜3倍、或いは構造物1の板厚
の1〜3倍程度がよい。更に、図1に示すように、溶接
ビード7は応力集中部Aに生じる引張応力6と平行に直
線状であるのがよい。また、溶接ビード7の大きさは、
応力集中部Aに十分な大きさの残留圧縮応力が形成され
るように、定めるのがよく、必要により複数の溶接ビー
ドを平行に形成してもよい。
【0012】図2は、本発明による溶接部の残留応力分
布図であり、(A)は溶接ビード7を有する構造物1の
表面図、(B)はそのA−A線における残留応力分布図
である。この図に示すように、溶接ビード7のある部分
では、溶接時に熱膨張した高強度溶接材料が構造物1と
一体化した後に冷却しているためにその部分に引張応力
(+で示す)が生じており、この引張応力と釣り合う圧
縮応力(−で示す)が溶接ビード7の両側に発生する。
最大圧縮応力が発生する部分(図にBで示す)は、最大
引張応力の発生する溶接ビード7の部分から間隔を隔て
ており、この間隔を上述した間隔hに一致させ、応力集
中部を最大圧縮応力が発生する部分(B部)に一致させ
るのがよい。
【0013】図3は、図1(C)の場合の構造物1のB
−B断面における残留応力分布図である。この図に示す
ように、溶接ビード7のある部分では、引張応力(+で
示す)が生じており、この引張応力と釣り合う圧縮応力
(−で示す)が溶接ビード7の両側で発生し、応力集中
部に最大圧縮応力が発生する。
【0014】図4は、外力を受けた場合の残留応力の変
化を示す図であり、(A)は溶接ビード7に構造物と同
一の材料(例えば軟鋼)を用いた場合、(B)は溶接ビ
ード7に高強度の溶接材料を用いた本発明の場合を示し
ている。図4(A)において、溶接ビード7を形成した
初期残留応力分布は図2と同様にa図のようになるが、
構造物1に生じる引張残留応力の最大値は、構造材料の
降伏応力σ1 が限度であり、この状態の構造物に引張力
が作用すると、b図に示すように、引張残留応力と作用
力により生じる引張応力σの和が構造材料の降伏応力σ
1 を超えた個所は塑性変形して残留応力が解放されてし
まい、このため応力集中部に生じた圧縮残留応力Bも解
放され、疲労強度/寿命の向上効果が減少する。
【0015】これに対して、本発明による図4(B)で
は、構造物1の構造材料よりも高強度の溶接材料を用い
るため、構造物1に生じる引張残留応力の最大値を、高
強度の溶接材料の降伏応力σ2 (>σ1 )まで高めるこ
とができ、この状態の構造物に引張力が作用し、引張残
留応力と作用力により生じる引張応力σの和が構造材料
の降伏応力σ1 を超えても、高強度の溶接材料の降伏応
力σ2 (>σ1 )を超さない限り、塑性変形をおこさ
ず、残留応力が解放されない。このため、高い応力が繰
り返し作用する場合でも、応力集中部に生じた圧縮残留
応力の解放の割合が少なく、疲労強度/寿命の向上効果
を維持することができる。
【0016】図5は、本発明の効果を従来例と比較した
図であり、縦軸は構造物1に作用する繰り返し荷重(引
張力)の大きさを示し、横軸はこの引張力により疲労破
壊を起こす繰返し回数を示している。この図において、
Aは、何も対策を施さない部材の疲労寿命、Bは、局部
加熱の対策をとった部材の疲労寿命、Cは、本発明(高
強度溶接ビード付与)の対策をとった部材の疲労寿命を
模式的に示している。この図に示すように、本発明の方
法によれば、低い応力が繰り返し作用する場合でも、B
の局部加熱の対策をとった部材の疲労寿命と同等の効果
があり、かつ高い応力が繰り返し作用する場合でも、応
力集中部に生じた圧縮残留応力の解放が少なく、疲労強
度/寿命の向上効果を維持することができる。
【0017】また、上述した方法によれば、構造物の表
面に溶接ビードを形成するだけで、応力集中部に残留圧
縮応力を発生させることができるので、簡単な方法によ
り応力集中部からの疲労特性(強度/寿命)を向上する
ことができ、かつ構造物の表面に溶接ビードが残るの
で、疲労特性向上策が確実にとられたことを目視で容易
に確認することができ、品質管理も容易である。
【0018】なお、本発明は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々変更できることを勿論である。
【0019】
【発明の効果】上述したように、本発明の方法によれ
ば、簡単な方法(溶接ビードの付与)により、応力集
中部からの疲労特性(強度/寿命)を向上でき、高い
応力が繰り返される場合の疲労特性を向上でき、溶接
ビードが残ることから、疲労特性向上対策が確実にとら
れたことを確認することができる、等の効果を得ること
ができる。
【0020】従って、本発明の構造的応力集中部の疲労
強度向上方法は、高い応力が繰り返し作用する場合でも
疲労強度を十分向上することができ、かつ品質管理も容
易である、等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を実施した構造物の概要図であ
る。
【図2】本発明による溶接部の残留応力分布図である。
【図3】図1(C)の場合の残留応力分布図である。
【図4】外力を受けた場合の残留応力の変化を示す図で
ある。
【図5】本発明の効果を従来例と比較した図である。
【図6】応力集中部を有する構造物の例を示す図であ
る。
【符号の説明】 1 金属板(構造物) 2 補強板 3 切り欠き部 4 貫通穴 5 引張力 6 引張応力 7 溶接ビード A 応力集中部 B 最大圧縮応力部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繰返し引張力により特定個所に応力集中
    部が形成される構造物に、該構造物よりも高強度の溶接
    材料を用いて、前記応力集中部から間隔を隔てかつ応力
    集中部に生じる引張応力と平行に、前記構造物の表面に
    溶接ビードを形成し、これにより応力集中部に残留圧縮
    応力を発生させる、ことを特徴とする構造的応力集中部
    の疲労強度向上方法。
  2. 【請求項2】 前記溶接ビードは直線状である、ことを
    特徴とする請求項1に記載の構造的応力集中部の疲労強
    度向上方法。
JP2023095A 1995-02-08 1995-02-08 構造的応力集中部の疲労強度向上方法 Pending JPH08206831A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861815B1 (ko) * 2001-05-11 2008-10-07 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 용착 금속의 용접 방법 및 용착 블럭 접합
WO2018122929A1 (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱電機株式会社 溶接補修方法及び容器
JP2019122965A (ja) * 2018-01-11 2019-07-25 日本製鉄株式会社 溶接構造部材
JP2019171462A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 日本製鉄株式会社 溶接構造部材
CN112658859A (zh) * 2020-12-02 2021-04-16 沪东中华造船(集团)有限公司 一种改善焊接疲劳强度的凹口结构及其打磨方法
WO2024171515A1 (ja) * 2023-02-15 2024-08-22 Jfeスチール株式会社 金属板構造物の製造方法

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100861815B1 (ko) * 2001-05-11 2008-10-07 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 용착 금속의 용접 방법 및 용착 블럭 접합
WO2018122929A1 (ja) * 2016-12-26 2018-07-05 三菱電機株式会社 溶接補修方法及び容器
JPWO2018122929A1 (ja) * 2016-12-26 2019-06-24 三菱電機株式会社 溶接補修方法及び容器
JP2019122965A (ja) * 2018-01-11 2019-07-25 日本製鉄株式会社 溶接構造部材
JP2019171462A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 日本製鉄株式会社 溶接構造部材
CN112658859A (zh) * 2020-12-02 2021-04-16 沪东中华造船(集团)有限公司 一种改善焊接疲劳强度的凹口结构及其打磨方法
WO2024171515A1 (ja) * 2023-02-15 2024-08-22 Jfeスチール株式会社 金属板構造物の製造方法
JP2024115598A (ja) * 2023-02-15 2024-08-27 Jfeスチール株式会社 金属板構造物の製造方法
EP4631670A4 (en) * 2023-02-15 2026-04-01 Jfe Steel Corp METHOD FOR MANUFACTURING A METAL SHEET STRUCTURE

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