ホットスポット応力【材料力学用語辞典】

材料力学用語辞典では、材料力学で出てくる専門用語を分かりやすく紹介しています。今回の用語は「ホットスポット応力」です。

この記事はYoutube動画で紹介した内容の概要です。詳細は動画をご覧ください。

ホットスポット応力とは

き裂先端や溶接部の様に形状や材料が不連続になる位置は応力特異場になり、理論上の応力値が∞になります。ですが、応力特異場は非常に小さい領域のため、応力特異場の応力が∞になるからといって全て破壊に至るわけではありません。構造によっては、応力特異場の局所的な応力は破壊にあまり寄与せず、マクロな応力分布が構造の破壊を支配するケースがあります。溶接部などが代表例です。

ホットスポット応力は、応力特異場の近傍にある1点または2点の応力値をもとに評価する方法です。特異場から離れたマクロな応力分布が支配する領域の応力を使うことで、局所的な応力特異場の影響を排除した評価ができます。

溶接部での評価方法

溶接部では止端部が応力特異場になりますが、マクロな応力分布が破壊を支配します。そこで、ホットスポット応力を用いて評価します。代表的な評価方法には次の2種類があります。

• 0.3t法：溶接止端から板厚tの0.3倍の位置の応力でホットスポット応力を評価する方法
• SR202B法：溶接止端から板厚tの0.5倍と1.5倍の位置の応力を基にホットスポット応力を評価する方法

まとめ

• き裂先端や角部形状、異材接合端部など、形状や材料が不連続になる位置は応力特異場になり得る。
• 溶接部の応力評価のようにマクロな応力分布を評価するには、応力特異場近傍の1点または2点の応力値に基づくホットスポット応力を用いる。
• 形状や材料が同じ応力特異場の局所的な応力を相対評価するには、一定距離離れた位置の応力を用いる。

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