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日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2017 年 8 月

25 度狭開先ロボット溶接を適用した柱端接合部の性能評価－その 6

研究概要および材料試験計画－

狭開先溶接

冷間成形角形鋼管

ロボット溶接＊1

正会員 ○ 見波 進

NBFW 法服部 和徳 ＊ 3

同1．序

正会員 宗川 陽祐 ＊ 2
中野 達也 ＊ 4

同握することを目的として，種々の材料試験を実施する．さ鋼構造ラーメン骨組の柱材として汎用される冷間成形らに，材料試験より得られる材料特性を考慮したうえで，角形鋼管（以下，コラム）と通しダイアフラム溶接接合部破壊性状を検討することを目的として破壊力学手法を導に適用する 25 度狭開先ロボット溶接技術の研究開発が行入した有限要素解析を実施する．

われ，この研究成果に基づき 25 度狭開先ロボット溶接マ

2．実大実験結果 2) の概要と本研究の位置づけ
表 1 に主要な実験結果一覧，表 2 に機械的性質および

1)

ニュアル（以下，狭開先マニュアル） が刊行された．
前年度は狭開先マニュアル 1) で適用範囲に位置付けら化学成分（ミルシート値），図 1 に破面スケッチおよびきれていない単関節溶接ロボット，NBFW 法の適用効果を裂進展状況を示す．得られた結果はこれらに示したとおり把握することを目的として実大 3 点曲げ実験により，耐である 2)．特に，試験体 No.2，No.3 ともに止端部形状の力および変形性能の評価から適用効果の検証を行った 2)．

不連続性は同程度だったことに起因して延性き裂の発生

本年度は実大実験における供試材の詳細な材料特性を把位置および時期は同程度だったが 3)，その後の破壊性状が

35

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2215823ࢥ࣒ࣛᮍ◚᩿⇕ᙳ㡪㒊⁐╔㔠ᒓ⿬ᙜ࡚㔠(a) 試験体 No.1(b) 試験体 No.2
図1表1試験体No.

c

鋼種(c) 試験体 No.3

破面スケッチおよびき裂進展状況

主要な実験結果一覧（計算値は素材試験結果に基づき再算出したもの）
実験結果一覧

計算値一覧
タイプc Pyc Pp
1 /a(kN) (kN)

Py(kN)
ePp(kN)
ePmax(kN)

e

aEhA

E

破壊性状＋－Total

1
止端部仕上げ4558 4375 5216 5016 6223 6249 1.44 1.45 54.2 59.4 113.6 8.7
BCP3252602 3909 2.01
2
溶接まま4552 4457 5176 5021 6081 5999 1.41 1.39 39.1 31.4 70.5 7.6
3 BCP325TNBFW2697 4052 1.94 4428 4487 4926 4928 5991 6023 1.34 1.34 60.1 57.2 117.4 9.4

9.9
6.7
9.5

18.5 止端部の延性き裂を起点14.3とする脆性破壊
18.9
延性破壊＋－＋－＋－＋－＋－Total

hSPy，c Pp：降伏，全塑性曲げ耐力計算値，cd y，cd p：c Py，c Pp に対応する載荷点の弾性変形計算値，a ：等価幅厚比の逆数，e Py，e Pp：降伏，全塑性曲げ耐力実験値（Slope factor 法により，接線剛性が初期剛性の 1/3，1/6 の際の荷重を定義），ePmax：最大荷重実験値，a：耐力上昇率（=ePmax/c Pp），Eh A：履歴曲線による累積塑性変形倍率，Eh S：骨格曲線による塑性変形倍率

表2

機械的性質および化学成分（ミルシート値）化学成分（%）
機械的性質
Y.R.
vE 0CSiMnPSNiMoV2322× 10× 10× 10(N/mm )(N/mm )(%)(J)
0BCP325382539
70.8
26415281401031111BCP325T
396
530
74.7306
1626
151
72110
σ y：降伏点，σ u：引張強さ，Y.R.：降伏比，vE0：0 度シャルピー吸収エネルギー，Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14
供試材σy2σuCr32N
4× 103132Ceq
2× 104042

Evaluation for structural performance of column-end robotic welded connection using 25 degrees narrow groove- Part 6 Research outline and planning of material test MINAMI Susumu, SOKAWA Yosuke, HATTORI Kazunori, NAKANO Tatsuya― 987 ―

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10(a) 1A 号，全厚引張試験片⅜⅜⅜⅜

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図21010r

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r(c) 切欠き付き丸棒引張試験片

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ࢥ࣒ࣛᮦゅ㒊ᯈཌእഃ㸪ෆഃ(d) シャルピー衝撃試験片10r

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試験片採取位置

大きく異なる結果となった要因は供試材の材料特性にあ張試験片は 8 本ずつを 14A 号試験片と同様に各箇所からるものと考えられる．したがって，材料特性および応力・採取する．

ひずみ状態とき裂先端の破壊条件の関係を解析的に検討

4．結することが本研究の重要課題である．

本報では本研究の概要および材料試験計画を示した．

3．材料試験概要
引張試験，シャルピー衝撃試験，切欠き付き丸棒引張

謝辞

試験，硬さ試験により材料特性の把握を行う．引張試験

本研究は，日本鉄鋼連盟ボックスコラム委員会に設置さは引張特性の把握および解析モデルへの反映，シャルピーれた「25 度狭開先ロボット溶接フォローアップ WG（主査：衝撃試験は材料靱性の把握および切欠き付き丸棒引張試中野達也 宇都宮大学・准教授）」における活動の一環とし

験との対応の確認，切欠き付き丸棒引張試験はその 8 でて実施したものである．また，日本鉄鋼連盟から鋼構造研詳述する破壊限界応力例えば 4) の算出，硬さ試験は局部的な究・教育助成事業のご支援を受けた．

強度の確認と熱影響部の引張特性の推定を目的として実施する．

実験の実施では，飯田和貴君（元東京電機大学・学部生），久保達朗君（元東京電機大学・学部生），矢吹駿平君（元コラム材の材料試験片は実大試験体 2) と同一ロット材から採取する．溶接部の材料試験片は，先述した同一ロット材の BCP325 を用いて実大試験体と等しい溶接条件で製作した施工実験の試験体から採取する．

東京電機大学・学部生），実験および解析の実施では小林宏輝君（宇都宮大学・大学院生）から協力を得た．
ここに記して深甚なる感謝の意を示す．
参考文献

図 2 に引張試験，シャルピー衝撃試験，切欠き付き丸棒引張試験の試験片採取位置を示す．引張試験片は平板部 1A 号（JIS Z 2241），角部全厚試験片の他，14A 号試験片（JIS Z 2241 f 6mm）を平板部では板厚中央，角部
では板厚外側，中央，内側の 3 箇所から 3 本ずつ採取し，

1) 日本鋼構造協会：25 度狭開先ロボット溶接マニュアル－冷間成形角形鋼
管と通しダイアフラム接合部への適用－，2013.10
2) 見波進，服部和徳，宗川陽祐，中野達也，早坂和美，増田浩志，本宮弘大：
25 度狭開先ロボット溶接を適用した柱端接合部の性能評価－その 1~5，
日本建築学会大会学術講演会梗概集，材料施工，pp.1155-1164，2016.93) 宗川陽祐，中野達也，見波進，服部和徳，増田浩志：25 度狭開先によるコラムの破壊性状に着目した有限要素解析，日本鋼構造協会年次論文報告

コラム内の採取位置の違いを確認する．シャルピー試験片（JIS Z 2242 V ノッチ）は -80，-40，0，40，80℃の集，第 24 巻，pp.169-175，2016.114) BEREMIN, F.M.：A Local Criterion for Cleavage Fracture of a

5 温度で各温度に対して 2~3 本ずつ，切欠き付き丸棒引

Nuclear Pressure Vessel Steel，Metallurgical Transactions, Volume＊ 1 東京電機大学理工学部 教授・博士（工学），＊ 2 宇都宮大学大学院工学研究科 大学院生・修士（工学），＊ 3 一般財団法人ベターリビングつくば建築試験研究センター 博士（工学），＊ 4 宇都宮大学地域デザイン科学部 准教授・博士（工学）＊ 1 Prof., School of Science and Eng., Tokyo Denki Univ., Dr. Eng., ＊ 2
Graduate student, Graduate school of Eng., Utsunomiya Univ., M. Eng., ＊3 Tsukuba Building Test Laboratory of Center for Better Living, Dr. Eng.,＊ 4 Assoc. Prof., Faculty of regional design, Utsunomiya Univ., Dr. Eng.

14A,pp.2277-2287，1983.11― 988 ―