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Experimental study of ductile crack propagation in steel members

鋼部材の延性き裂進展に関する研究

Zhou, Z.; 伊藤 拓海*; 桑村 仁*

Zhou, Z.; Ito, Takumi*; Kuwamura, Hitoshi*

1994年ノースリッジ地震と1995年兵庫県南部地震では、数回又は数十回の繰り返し荷重を受けた後、鉄骨建物の脆性破壊が発生している。脆性破壊を考慮して耐震設計を行うためには、延性き裂進展と塑性変形振幅の相関関係を解明することが重要であるが、今のところ、特に大振幅の場合では、この相関関係は十分解明されていない。本論文では、実験結果よりき裂進展に関する考察を行った。延性き裂深さ・平均延性き裂深さと塑性率振幅・塑性歪エネルギー率振幅の相関性を分析した。き裂深さの予測について、塑性歪エネルギー率振幅による予測が塑性率振幅による予測より精度が高く、平均延性き裂深さの予測が最大延性き裂深さの予測より精度が高いことがわかった。温度の影響については、冷却した場合の延性き裂進展速度は室温の場合より大きいことがわかった。

The brittle fracture in steel buildings occurred at the events of the 1994 Northridge earthquake and the 1995 Hyogoken-Nanbu earthquake can actually take place only after several or dozens of cyclic loadings. To understand the correlation between ductile crack propagation and plastic deformation amplitude is important for finding a design method to prevent brittle fracture, which is not well studied, especially under cyclic loadings of large plastic deformation amplitude. An experimental study of ductile crack propagation in steel members is described in this paper. The correlations between maximum/(averaged) ductile crack depth and ductility amplitude/(normalized plastic deformation energy amplitude) were analyzed. It is found that using normalized plastic deformation energy amplitude is more accurate than using ductility amplitude in predicting ductile crack depth, and that the crack growth rate at cooling temperature is quicker than that at room temperature.

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