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近年の溶接鋼構造物の製作においては,溶接部の安全性 や信頼性を確保することを前提としつつも,経済性を追求 することも必要であり,強度や安全性の評価の合理化や高 度化が重要な課題として挙げられる。例えば,構造材料は 微視的には不均質であり,破壊靭性のような破壊の限界値 が位置によって異なるだけでなく,巨視的に一様な負荷を 作用させた場合であっても微視的には不均一な応力場やひ ずみ場が形成されており,これが,強度試験結果や破壊試 験結果のばらつきの一因にもなっていると考えられる。構 造物を設計・評価する際には,このようなばらつきをふま えて安全率などの考え方が取られるが,「ばらつき」の評価 をより詳細に行うことによって,安全率などをより合理的 に決定することも可能になると考えられる。 さらには,鋼構造物の製作において溶接は不可欠な工程 であり,溶接継手レベル程度の巨視的にも,材料組織レベ ルの微視的にも不均質をもたらす要因となる。そのため, 溶接にともなって生じる変形,残留応力,溶接熱影響によ る材質変化などは継手の性能を支配する重要な因子であ ると考えられ多くの研究が行われている。中でも溶接熱サ イクルに伴う微視組織変化は,材質的な不均質をもたらす 主たる要因である。特に,溶接部には溶融・凝固組織が形 成され,高度に制御された圧延・冷却プロセスによって造 り込まれた鋼材の微視組織とは大きく異なる 。例えば オーステナイト系ステンレス鋼の溶接金属は,優先成長方 位を有し,溶融・凝固過程において,最大温度勾配方向に 〈1 0 0〉方向が配向することが知られている 。母材は比 較的ランダムな結晶方位を有し,等方性の材料として取り 扱っても差し支えない場合が多いが,上述のように結晶方 位が特定の方向に配向した溶接金属では,異方性を考慮す る必要がある可能性がある。結晶粒レベルの異方性は,微 視的な応力分布にも当然影響するものと考えられ,その影 響の程度を把握しておくことは,溶接部の微視的応力の評 価において重要であると考えられる。そこで本研究におい ては,溶接金属の凝固組織が有する異方性を想定した微視 的応力を数値解析により評価する手法を構築し,評価し た。 鋼溶接金属の結晶方位異方性を考慮した 微視的応力分布特性の数値解析

Numerical Simulation of Microscopic Stress Distribution in Steel Weld Metal Considering Anisotropic Crystal Orientation