T. Fujii, K. Tohgo, Takahiro Yamamoto, Yukinori Suzuki, Y. Shimamura, Yoshifumi Ojima
{"title":"钢的强度等级对点焊接头疲劳强度及疲劳断裂机理的影响","authors":"T. Fujii, K. Tohgo, Takahiro Yamamoto, Yukinori Suzuki, Y. Shimamura, Yoshifumi Ojima","doi":"10.2472/JSMS.62.770","DOIUrl":null,"url":null,"abstract":"1 緒 言 自動車産業においては,スポット溶接により車体等の 組み立てが行われており,スポット溶接継手の疲労強度 の評価が重要である.この観点から,種々の負荷が作用 しているスポット溶接継手の疲労強度を統一的に評価す る手法に関して多くの研究が行われており,溶接継手の 特定部位の局所ひずみによる整理法や,溶接継手部をき 裂と見なして応力拡大係数による整理法が提案されてい る.1)~ 6) 近年,衝突安全性の確保と車体軽量化による燃費の向 上の観点から,軽量かつ高剛性・高強度を有する車体開 発を目的に,自動車構造体に従来の軟鋼板に代わり,超 高張力鋼板の使用が拡大されている.ところが,静的強 度・疲労強度の高い超高張力鋼を用いても,スポット溶接 継手の疲労強度は従来鋼と比べ向上しないことが報告さ れており,7)~ 9)溶接継手部の溶接による組織変化,残留応 力および切欠き感度の観点から検討が行われている.9), 10) 東郷らは,軟鋼板と超高張力鋼板の 2種類の鋼板につい て,スポット溶接継手の疲労強度に及ぼす鋼材強度の影 響を明らかにするために疲労試験を行い,超高張力鋼で は切欠き感受性が高いため疲労強度が向上しないことを 明らかにした.10)したがって,スポット溶接における溶接 部近傍の応力集中を緩和させることにより,超高張力鋼 板の疲労強度を向上させることが可能であることが示唆 される. 本研究では,超高張力鋼板の溶接継手の疲労強度向上 を目的に,スポットウェルドボンド接合 11)に着目した. スポットウェルドボンド接合は,スポット溶接と接着接 合を併用した複合接合法であり,接着剤が荷重を負担す るため,溶接部における応力集中の緩和が期待される. そこで本研究では,軟鋼板(270MPa級)と超高張力鋼 板(980MPa級)の 2種類の鋼板について,スポットウェ ルドボンド継手の疲労試験を行い,疲労強度に及ぼす鋼 材強度レベルの影響の評価を行った.さらに,スポット ウェルドボンド継手の疲労破壊機構の解明を目的に,接 着部のはく離の発生・進展挙動およびナゲット部の疲労 き裂の発生挙動に関して検討を行った.次いで,スポット ウェルドボンド継手の疲労強度向上に関する定量的考察 を行うため,有限要素法による弾性解析を実施し,スポッ ト溶接継手およびスポットウェルドボンド継手における ナゲット部先端の応力場について比較検討を行った. スポットウェルドボンド継手の疲労強度と 疲労破壊機構に及ぼす鋼材強度レベルの影響 藤 井 朋 之 東 郷 敬一郎 山 本 崇 博 鈴 木 幸 則 島 村 佳 伸 尾 嶋 良 文 Influence of Strength Level of Steels on Fatigue Strength and Fatigue Fracture Mechanism of Spot Weld-Bonded Joints","PeriodicalId":17366,"journal":{"name":"journal of the Japan Society for Testing Materials","volume":null,"pages":null},"PeriodicalIF":0.0000,"publicationDate":"2013-01-01","publicationTypes":"Journal Article","fieldsOfStudy":null,"isOpenAccess":false,"openAccessPdf":"","citationCount":"5","resultStr":"{\"title\":\"Influence of Strength Level of Steels on Fatigue Strength and Fatigue Fracture Mechanism of Spot Weld-Bonded Joints\",\"authors\":\"T. Fujii, K. Tohgo, Takahiro Yamamoto, Yukinori Suzuki, Y. Shimamura, Yoshifumi Ojima\",\"doi\":\"10.2472/JSMS.62.770\",\"DOIUrl\":null,\"url\":null,\"abstract\":\"1 緒 言 自動車産業においては,スポット溶接により車体等の 組み立てが行われており,スポット溶接継手の疲労強度 の評価が重要である.この観点から,種々の負荷が作用 しているスポット溶接継手の疲労強度を統一的に評価す る手法に関して多くの研究が行われており,溶接継手の 特定部位の局所ひずみによる整理法や,溶接継手部をき 裂と見なして応力拡大係数による整理法が提案されてい る.1)~ 6) 近年,衝突安全性の確保と車体軽量化による燃費の向 上の観点から,軽量かつ高剛性・高強度を有する車体開 発を目的に,自動車構造体に従来の軟鋼板に代わり,超 高張力鋼板の使用が拡大されている.ところが,静的強 度・疲労強度の高い超高張力鋼を用いても,スポット溶接 継手の疲労強度は従来鋼と比べ向上しないことが報告さ れており,7)~ 9)溶接継手部の溶接による組織変化,残留応 力および切欠き感度の観点から検討が行われている.9), 10) 東郷らは,軟鋼板と超高張力鋼板の 2種類の鋼板につい て,スポット溶接継手の疲労強度に及ぼす鋼材強度の影 響を明らかにするために疲労試験を行い,超高張力鋼で は切欠き感受性が高いため疲労強度が向上しないことを 明らかにした.10)したがって,スポット溶接における溶接 部近傍の応力集中を緩和させることにより,超高張力鋼 板の疲労強度を向上させることが可能であることが示唆 される. 本研究では,超高張力鋼板の溶接継手の疲労強度向上 を目的に,スポットウェルドボンド接合 11)に着目した. スポットウェルドボンド接合は,スポット溶接と接着接 合を併用した複合接合法であり,接着剤が荷重を負担す るため,溶接部における応力集中の緩和が期待される. そこで本研究では,軟鋼板(270MPa級)と超高張力鋼 板(980MPa級)の 2種類の鋼板について,スポットウェ ルドボンド継手の疲労試験を行い,疲労強度に及ぼす鋼 材強度レベルの影響の評価を行った.さらに,スポット ウェルドボンド継手の疲労破壊機構の解明を目的に,接 着部のはく離の発生・進展挙動およびナゲット部の疲労 き裂の発生挙動に関して検討を行った.次いで,スポット ウェルドボンド継手の疲労強度向上に関する定量的考察 を行うため,有限要素法による弾性解析を実施し,スポッ ト溶接継手およびスポットウェルドボンド継手における ナゲット部先端の応力場について比較検討を行った. スポットウェルドボンド継手の疲労強度と 疲労破壊機構に及ぼす鋼材強度レベルの影響 藤 井 朋 之 東 郷 敬一郎 山 本 崇 博 鈴 木 幸 則 島 村 佳 伸 尾 嶋 良 文 Influence of Strength Level of Steels on Fatigue Strength and Fatigue Fracture Mechanism of Spot Weld-Bonded Joints\",\"PeriodicalId\":17366,\"journal\":{\"name\":\"journal of the Japan Society for Testing Materials\",\"volume\":null,\"pages\":null},\"PeriodicalIF\":0.0000,\"publicationDate\":\"2013-01-01\",\"publicationTypes\":\"Journal Article\",\"fieldsOfStudy\":null,\"isOpenAccess\":false,\"openAccessPdf\":\"\",\"citationCount\":\"5\",\"resultStr\":null,\"platform\":\"Semanticscholar\",\"paperid\":null,\"PeriodicalName\":\"journal of the Japan Society for Testing Materials\",\"FirstCategoryId\":\"1085\",\"ListUrlMain\":\"https://doi.org/10.2472/JSMS.62.770\",\"RegionNum\":0,\"RegionCategory\":null,\"ArticlePicture\":[],\"TitleCN\":null,\"AbstractTextCN\":null,\"PMCID\":null,\"EPubDate\":\"\",\"PubModel\":\"\",\"JCR\":\"\",\"JCRName\":\"\",\"Score\":null,\"Total\":0}","platform":"Semanticscholar","paperid":null,"PeriodicalName":"journal of the Japan Society for Testing Materials","FirstCategoryId":"1085","ListUrlMain":"https://doi.org/10.2472/JSMS.62.770","RegionNum":0,"RegionCategory":null,"ArticlePicture":[],"TitleCN":null,"AbstractTextCN":null,"PMCID":null,"EPubDate":"","PubModel":"","JCR":"","JCRName":"","Score":null,"Total":0}
引用次数: 5
摘要
在汽车产业中，通过点焊来进行车身等的组装，所以点焊接头的疲劳强度的评价很重要。从这个观点来看，各种负荷的作用关于统一评价点焊接头疲劳强度的方法进行了很多研究，如根据焊接接头特定部位的局部形变的整理方法;根据应力扩大系数的整理方法被提出。1)~ 6)近年来，从确保碰撞安全性和通过车身轻量化提高耗油量的观点出发，轻量且具有高刚度、高强度的车身打开以发为目的，超高张力钢板取代传统的软钢板被广泛应用于汽车结构体中。但是，即使采用静态强度、疲劳强度高的超高张力钢，也要进行点焊。报告显示接头的疲劳强度与传统钢相比没有提高，从7)~ 9)焊接接头部的焊接引起的组织变化、残留应力及切口灵敏度的观点进行了探讨。10)东乡等人对软钢板和超高张力钢板这两种钢板，为了明确钢材强度对点焊接头疲劳强度的影响，进行了疲劳试验，用超高张力钢由于切口感受性高，所以疲劳强度不会提高。10)因此，通过缓解点焊时焊缝附近应力的集中，实现了超高张力钢这表明可以提高板的疲劳强度。本研究以提高超高张力钢板焊接接头的疲劳强度为目的，着眼于点焊和粘合11)。由于是合用的复合接合法，由粘合剂承担负荷，因此有望缓解焊接部的应力集中。因此，本研究将软钢板(270mpa级)和超高张力钢板(980mpa级)的接合方法对两种钢板进行了现货胶粘件接头的疲劳试验，评价了钢材强度水平对疲劳强度的影响。为了进一步阐明现货胶粘件接头的疲劳破坏机制，进行了接触关于着部的脱落的发生·进展行为以及长棍部的疲劳断裂的发生行为进行了探讨。接着，为了定量地考察如何提高点焊粘合剂接头的疲劳强度，采用有限元件法进行了弹性分析，在点焊接头和点焊粘合剂接头中对长棍部尖端的应力场进行了比较研究。钢材强度等级对现货金属接头的疲劳强度和疲劳破坏机构的影响藤井朋之东乡敬一郎山本崇博铃木幸则岛村佳伸尾嶋良文Influence of Strength Level of Steels on Fatigue Strength and Fatigue FractureMechanism of Spot Weld-Bonded Joints
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