JP2018140488A - Repair method and member for repair of fatigue crack - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、道路、車輌、航空機、又は輸送・工作機械等の各種構造物に生じる疲労亀裂の補修方法、及びそれに用いる補修用部材に関する。 The present invention relates to a method for repairing fatigue cracks generated in various structures such as ships, offshore structures, bridges, roads, vehicles, airplanes, and transportation / machine tools, and a repair member used therefor.
船舶、海洋構造物、橋梁等の金属製構造物において疲労亀裂が発見された場合には、そのまま亀裂が進展し続けて重大な損傷事故に至ることがないよう、適切な対策を講じる必要がある。
しかし、稼働中又は供用中の構造物において大がかりな恒久的対策を講じることは困難な場合が多い。特に溶接やガウジング等の火気を伴う作業が禁じられた区域等においては、とりあえず施工が容易な応急処置を施しておき、次回の入渠時や大規模補修時等、恒久的対策が可能となるタイミングまで経過を見ながら何とか持たせるというのが現実的な対処方法となっている。
そのような応急処置として最も一般的に用いられるのは、亀裂先端部に貫通ドリル孔(ストップホール)を設けて応力集中を低減する方法だが、亀裂が長い場合や十分なホール径を確保できない場合など、ストップホールから亀裂が再発してしまう場合も多い。
When fatigue cracks are found in metal structures such as ships, offshore structures, bridges, etc., it is necessary to take appropriate measures to prevent the cracks from continuing to develop and lead to serious damage accidents. .
However, it is often difficult to take extensive and permanent measures in a structure that is in operation or in service. Especially in areas where work involving fire such as welding and gouging is prohibited, temporary measures that are easy to install are taken for the time being and permanent measures such as the next entry or large-scale repair are possible. It is a realistic way to deal with the situation while watching the progress.
The most commonly used emergency measure is to reduce the stress concentration by providing a through-drilled hole (stop hole) at the crack tip, but if the crack is long or a sufficient hole diameter cannot be secured For example, cracks often recur from stop holes.
ストップホールから亀裂が再発することを防ぐため、非特許文献1及び2にはストップホールを高力ボルトとナットで締め付けて摩擦力によって補強する方法が開示され、また非特許文献3には先端が平坦なタガネをセットしたエアーツールで亀裂の表面近傍の母材を叩くことにより亀裂を閉口させる工法(ICR処理)をストップホールの補強に用いる方法が開示されており、いずれの方法も一定の有効性をもつことが示されている。 In order to prevent cracks from recurring from the stop hole, Non-Patent Documents 1 and 2 disclose a method of tightening the stop hole with a high-strength bolt and nut and reinforcing it by frictional force. A method of closing the crack by hitting the base metal near the surface of the crack with an air tool with a flat chisel (ICR treatment) is used for reinforcing the stop hole. It has been shown to have sex.
また、特許文献1には、亀裂の進展経路上に非対称形状の孔を複数個設け、その孔に整合する形に加工した挿入部材を挿入して固定することにより、外荷重による亀裂の開口を抑制して亀裂進展を防止する技術が提示されている。 Further, in Patent Document 1, by providing a plurality of asymmetric holes on the crack propagation path and inserting and fixing an insertion member processed into a shape matching the hole, the opening of the crack due to an external load is formed. Techniques to suppress and prevent crack growth have been presented.
また、特許文献2には、構造物に生じる疲労き裂の進展を抑制する疲労き裂進展抑制方法において、疲労き裂が生じている構造物を疲労き裂に該構造物稼動中に作用する最大応力が負荷されている状態で保持することで、疲労き裂を開口させた状態とし、次いで、最大応力を取り去った後も疲労き裂の開口幅をそのまま保持すべく、開口にき裂開口幅保持具を挿入する技術が提示されている。 Further, in Patent Document 2, in a fatigue crack growth suppressing method for suppressing the growth of a fatigue crack generated in a structure, the structure in which the fatigue crack is generated acts on the fatigue crack during the operation of the structure. By holding in a state where the maximum stress is applied, a fatigue crack is opened, and then the opening of the crack is opened in the opening to maintain the opening width of the fatigue crack as it is after the maximum stress is removed. Techniques for inserting width retainers have been presented.
また、特許文献3には、き裂の先端にドリル加工等で穿孔し、この穴にテーパピン等の圧力負荷治具により半径方向の圧力を付加する技術が提示されている。 Further, Patent Document 3 proposes a technique in which a crack is drilled at the tip of a crack and a radial pressure is applied to the hole by a pressure load jig such as a taper pin.
しかしながら、非特許文献1及び2の方法には、溶接線に沿って進展する亀裂や板の裏側にアクセスできない箇所には適用しにくいという課題がある。
また非特許文献3の方法には、処理速度が10〜20cm/min程度の振動施工を1本の亀裂に対して複数回行う必要があるため時間と手間がかかるという課題、及び板厚を貫通するような長い亀裂の場合には非特許文献1及び2の方法と同様に板の裏側にアクセスできない箇所には適用しにくいという課題がある。更に、叩かれた母材金属の塑性変形による亀裂閉口作用を利用しているため、補修後に疲労強度の向上効果が期待できる繰り返し外荷重の大きさ(振幅)には一定の上限があるという課題もある。
However, the methods of Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that it is difficult to apply to a crack that propagates along the weld line and a location that cannot access the back side of the plate.
In addition, the method of Non-Patent Document 3 has a problem that it takes time and labor since it is necessary to perform vibration construction at a processing speed of about 10 to 20 cm / min multiple times for a single crack, and the plate thickness is penetrated. In the case of such a long crack, there is a problem that it is difficult to apply to a place where the back side of the plate cannot be accessed, as in the methods of Non-Patent Documents 1 and 2. Furthermore, since the crack closing action by plastic deformation of the struck base metal is used, there is a certain upper limit on the magnitude (amplitude) of repeated external loads that can be expected to improve fatigue strength after repair. There is also.
また、特許文献1記載の発明は、実際にどの程度の進展防止効果があるのかが不明である。さらに、湾曲面を含む比較的複雑な形状をした孔を現場で複数個、精度良く加工するには相当の時間と手間が必要になるという適用上の課題がある。 In addition, it is unclear how much the invention described in Patent Document 1 actually has a progress prevention effect. Furthermore, there is an application problem that considerable time and labor are required to accurately process a plurality of holes having a relatively complicated shape including a curved surface on site.
また、特許文献2記載の発明は、一般に構造物の稼働中に作用する応力の大きさは確率的に分布するものであり、最大応力の値を正しく推定することは容易でないことに加え、仮に推定できたとしてもそれが作用してき裂が開口した状態のまま保持することは、特に大型構造物等においては極めて困難な場合が多いという適用上の課題がある。 In the invention described in Patent Document 2, in general, the magnitude of the stress acting during the operation of the structure is probabilistically distributed, and it is not easy to correctly estimate the value of the maximum stress. Even if it can be estimated, there is an application problem that in many cases it is extremely difficult to keep the crack open by operating it, particularly in large structures.
また、特許文献3記載の発明は、穴に挿入するテーパピン等の圧力負荷治具として内圧を負荷した後のくさび荷重が可変のものを用いるものではなく、補修完了後に過大荷重が加わった場合に圧力負荷治具が過度に緩んだりずれたり外れたりする可能性がある。 In addition, the invention described in Patent Document 3 does not use a pressure load jig such as a taper pin to be inserted into the hole, which has a variable wedge load after applying an internal pressure, and when an excessive load is applied after the repair is completed. There is a possibility that the pressure load jig will be loosened, shifted or detached excessively.
そこで本発明は、疲労亀裂の先端部に設けたストップホールの孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐ補修方法、及びその補修方法に用いる補修用部材を提供することを目的とする。 Accordingly, the present invention provides a repair method for preventing the crack recurrence from the hole end by suppressing the stress fluctuation width at the hole end of the stop hole provided at the tip of the fatigue crack, and a repair member used in the repair method. The purpose is to do.
請求項1記載に対応した疲労亀裂の補修方法においては、構造物に生じた疲労亀裂に対して疲労亀裂の先端部にストップホールを設ける及び/又は疲労亀裂の基部と先端部以外の経路上にウェッジホールを設けるステップ1と、ストップホール及び/又はウェッジホールにくさび荷重が可変のくさび手段をはめ込むステップ2と、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制するくさび荷重を付与するステップ3とを備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の本発明によれば、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび手段をはめ込んでくさび荷重を付与することにより、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
また、くさび手段のくさび荷重が可変であるため、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび荷重を変えて作用させることができる。
なお、くさび手段とは、形状がテーパ状を成していなくても、実質的に変位に伴い荷重を変化し得る全ての構造を含むものとする。
In the fatigue crack repairing method according to claim 1, a stop hole is provided at the tip of the fatigue crack with respect to the fatigue crack generated in the structure and / or on a path other than the base and tip of the fatigue crack. Step 1 for providing a wedge hole, Step 2 for fitting a wedge means with variable wedge load into the stop hole and / or wedge hole, and suppressing the stress fluctuation width of the structure at the hole end of the stop hole or the tip of the fatigue crack And a step 3 for applying a wedge load.
According to the first aspect of the present invention, the structure of the hole end portion of the stop hole or the tip portion of the fatigue crack is obtained by applying the wedge load by fitting the wedge means to at least one of the stop hole or the wedge hole. It is possible to suppress the stress fluctuation width of the crack and prevent crack recurrence from the structure at the hole end or the tip of the fatigue crack.
Further, since the wedge load of the wedge means is variable, the wedge load can be changed and acted on at least one of the stop hole and the wedge hole.
It should be noted that the wedge means includes all structures that can change the load substantially with displacement even if the shape is not tapered.
請求項2記載の本発明は、ストップホールの孔部の開口変位及び/又はウェッジホールの孔部の開口変位に追随しくさび手段の緩みを防止するためくさび荷重を調節するステップ4をさらに備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の本発明によれば、はめ込んだくさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止してストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動抑制効果を維持することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止した場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
The present invention according to claim 2 further includes step 4 of adjusting the wedge load in order to follow the opening displacement of the hole portion of the stop hole and / or the opening displacement of the hole portion of the wedge hole and prevent loosening of the wedge means. It is characterized by that.
According to the second aspect of the present invention, the stress of the structure at the hole end portion of the stop hole or the tip end portion of the fatigue crack is prevented by preventing the inserted wedge means from loosening with time, shifting or coming off due to the loosening. The fluctuation suppressing effect can be maintained.
In addition, if the fitted wedge means is allowed to loosen to some extent and prevents excessive loosening over time, displacement or detachment due to excessive loosening, etc., the actual structure will prevent any looseness of the wedge means. Thus, it is possible to prevent the wedge means or the base material from buckling or plastic deformation that may occur when the opening displacement is completely followed.
請求項3記載の本発明は、くさび荷重は、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物に作用する応力の最大値以下の範囲で調節することを特徴とする。
請求項3に記載の本発明によれば、くさび荷重が亀裂再発の原因となることを防止できる。
The invention according to claim 3 is characterized in that the wedge load is adjusted within a range not exceeding the maximum value of the stress acting on the structure at the hole end of the stop hole or the tip of the fatigue crack.
According to the third aspect of the present invention, it is possible to prevent the wedge load from causing the crack recurrence.
請求項4記載の本発明は、応力の最大値は、実測及び/又はシミュレーションにより求めたことを特徴とする。
請求項4に記載の本発明によれば、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
The present invention according to claim 4 is characterized in that the maximum value of stress is obtained by actual measurement and / or simulation.
According to the fourth aspect of the present invention, the adjustment range of the wedge load can be made more accurate.
請求項5記載の本発明は、応力の最大値は、ストップホールの孔部の開口変位の最大値及び/又はウェッジホールの孔部の開口変位の最大値に基づいて求めたことを特徴とする。
請求項5に記載の本発明によれば、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
The present invention according to claim 5 is characterized in that the maximum value of the stress is obtained based on the maximum value of the opening displacement of the hole portion of the stop hole and / or the maximum value of the opening displacement of the hole portion of the wedge hole. .
According to the present invention described in claim 5, the adjustment range of the wedge load can be made more accurate.
請求項6記載の本発明は、くさび荷重の調節は、くさび手段を用いて自動的に行ったことを特徴とする。
請求項6に記載の本発明によれば、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の緩みを確実に防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、実際の作用荷重に応じて適切なくさび荷重を自動的に付与し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
The present invention according to claim 6 is characterized in that the adjustment of the wedge load is automatically performed by using the wedge means.
According to the present invention described in claim 6, since the wedge means can be automatically adjusted following the opening displacement of the hole due to excessive load and the loosening of the wedge means can be surely prevented, the maximum load during operation can be reduced. There is no need to estimate and hold it under load, and an appropriate wedge load is automatically applied according to the actual working load to prevent crack recurrence from the structure at the hole end or fatigue crack tip. Can be prevented.
請求項7記載の本発明は、くさび手段を冷却してストップホール及び/又はウェッジホールにはめ込み、くさび荷重を付与することを特徴とする。
請求項7に記載の本発明によれば、疲労亀裂を簡便かつ効果的に補修することができる。
The present invention according to claim 7 is characterized in that the wedge means is cooled and fitted into the stop hole and / or the wedge hole to apply a wedge load.
According to the present invention described in claim 7, fatigue cracks can be repaired easily and effectively.
請求項8記載の本発明は、ステップ1からステップ3を構造物の片側からおこなったことを特徴とする。
請求項8に記載の本発明によれば、疲労亀裂が生じた構造物に対して表側と裏側のどちらか一方側からしか作業できない場合であっても補修作業を行うことができる。
The present invention according to claim 8 is characterized in that steps 1 to 3 are performed from one side of the structure.
According to the eighth aspect of the present invention, a repair work can be performed even when the work having fatigue cracks can be performed only from either the front side or the back side.
請求項9記載に対応した疲労亀裂の補修用部材においては、くさび手段と、くさび手段のくさび荷重を自動的に調節する自動調節手段とを備えたことを特徴とする。
請求項9に記載の本発明によれば、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制して孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止する機能とを有する補修用部材を提供することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する自動調節手段とした場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a member for repairing a fatigue crack, comprising a wedge means and an automatic adjusting means for automatically adjusting a wedge load of the wedge means.
According to the ninth aspect of the present invention, the crack from the structure at the hole end or the tip of the fatigue crack is suppressed by suppressing the stress fluctuation width of the structure at the hole end of the stop hole or the tip of the fatigue crack. Repair that has the function to prevent recurrence and the function to automatically adjust the rusting means following the opening displacement of the hole due to excessive load, and to prevent the wedge means from loosening over time, and the displacement and detachment due to loosening. A member can be provided.
In addition, in the case of an automatic adjustment means that allows a certain degree of looseness of the fitted wedge means and prevents excessive looseness over time, displacement and detachment due to excessive looseness, etc. It is possible to prevent the wedge means or the base material from buckling or plastic deformation, etc., which can occur when the opening is completely followed by the displacement of the opening.
請求項10記載の本発明は、くさび手段が、ねじ機構を有することを特徴とする。
請求項10に記載の本発明によれば、ねじ機構を利用してくさび手段の長さ及びくさび荷重を可変とすることができる。
According to a tenth aspect of the present invention, the wedge means has a screw mechanism.
According to the tenth aspect of the present invention, the length of the wedge means and the wedge load can be made variable by utilizing the screw mechanism.
請求項11記載の本発明は、ねじ切りをした第1ボルト軸と、第1ボルト軸と逆方向のねじ切りをした第2ボルト軸と、第1ボルト軸と第2ボルト軸と嵌合する回転により第1ボルト軸と第2ボルト軸を伸縮させるナットからねじ機構を構成し、ナットにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項11に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
The present invention according to claim 11 is the first bolt shaft that is threaded, the second bolt shaft that is threaded in the opposite direction to the first bolt shaft, and the rotation that fits the first bolt shaft and the second bolt shaft. The screw mechanism is composed of a nut that expands and contracts the first bolt shaft and the second bolt shaft, and the automatic adjustment means is composed of a torque load member that applies torque to the nut and a load mechanism that applies load to the torque load member. Features.
According to the eleventh aspect of the present invention, the wedge means and the automatic adjustment means can be configured simply.
請求項12記載の本発明は、複数のリンク部品から成るパンタグラフ型機構と、パンタグラフ型機構を伸縮させるボルト機構からねじ機構を構成し、ボルト機構にトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項12に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
The present invention according to claim 12 comprises a pantograph type mechanism composed of a plurality of link parts, a bolt mechanism that extends and contracts the pantograph type mechanism, a screw mechanism, a torque load member that applies torque to the bolt mechanism, and a torque load member The automatic adjustment means is composed of a loading mechanism that applies a load to the sway.
According to the present invention of the twelfth aspect, the wedge means and the automatic adjustment means can be configured simply.
請求項13記載の本発明は、斜面を有した第1斜面部品と、第1斜面部品上を摺動する斜面を有した第2斜面部品と、第2斜面部品を摺動させる第1斜面部品に形成されたボルト雌ねじに嵌合するボルトからねじ機構を構成し、ボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項13に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
The invention according to claim 13 is a first slope part having a slope, a second slope part having a slope that slides on the first slope part, and a first slope part that slides the second slope part. The screw mechanism is constituted by a bolt fitted to the bolt female screw formed on the bolt, and a torque load member for applying torque to the bolt and an automatic adjusting means are constituted by a loading mechanism for applying a load to the torque load member. To do.
According to the thirteenth aspect of the present invention, the wedge means and the automatic adjustment means can be configured simply.
請求項14記載の本発明は、テーパ付き雌ねじを有した第1分割雌ねじ部品と、テーパ付き雌ねじを有した第2分割雌ねじ部品と、第1分割雌ねじ部品と第2分割雌ねじ部品で挟み込む形で構成するテーパ付き雌ねじ部に貫入する方向に回転させることにより第1分割雌ねじ部品と第2分割雌ねじ部品を外側に押し広げるテーパボルトからねじ機構を構成し、テーパボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項14に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
According to a fourteenth aspect of the present invention, a first divided female screw component having a tapered female screw, a second divided female screw component having a tapered female screw, and a first divided female screw component and a second divided female screw component are sandwiched. A torque load member configured to form a screw mechanism from a taper bolt that spreads the first divided female screw part and the second divided female screw part outward by rotating in a direction penetrating into the tapered female screw part, and to apply torque to the taper bolt; The automatic adjustment means is composed of a loading mechanism that applies a load to the torque load member.
According to the fourteenth aspect of the present invention, the wedge means and the automatic adjustment means can be configured simply.
請求項15記載の本発明は、トルク負荷部材を、アームをもって構成したことを特徴とする。
請求項15に記載の本発明によれば、アームの回転及びてこの原理を利用してトルクを付与することができる。
The present invention according to claim 15 is characterized in that the torque load member is constituted by an arm.
According to the present invention of the fifteenth aspect, torque can be applied by utilizing the rotation of the arm and the lever principle.
請求項16記載の本発明は、トルク負荷部材を、プーリーをもって構成したことを特徴とする。
請求項16に記載の本発明によれば、プーリーの回転を利用してトルクを付与することができ、付与するトルクを一定にしやすくなる。
The present invention according to claim 16 is characterized in that the torque load member is constituted by a pulley.
According to the sixteenth aspect of the present invention, torque can be applied using the rotation of the pulley, and the applied torque can be easily made constant.
請求項17記載の本発明は、トルク負荷部材が、ナット、ボルト機構、ボルト、又はテーパボルトに略一定のトルクを付与することを特徴とする。
請求項17に記載の本発明によれば、くさび荷重の管理が容易となる。
The present invention according to claim 17 is characterized in that the torque load member applies a substantially constant torque to the nut, the bolt mechanism, the bolt, or the taper bolt.
According to the seventeenth aspect of the present invention, the wedge load can be easily managed.
請求項18記載の本発明は、載荷機構を、弾性体をもって構成したこと特徴とする。
請求項18に記載の本発明によれば、載荷機構の弾性を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。
The present invention according to claim 18 is characterized in that the loading mechanism is constituted by an elastic body.
According to the eighteenth aspect of the present invention, a load can be applied to the torque load member using the elasticity of the loading mechanism.
請求項19記載の本発明は、載荷機構を、重錘をもって構成したこと特徴とする。
請求項19に記載の本発明によれば、重力を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。
The present invention according to claim 19 is characterized in that the loading mechanism is configured with a weight.
According to the nineteenth aspect of the present invention, a load can be applied to the torque load member using gravity.
請求項20記載の本発明は、くさび手段が、ストップホール及び/又はウェッジホールから脱落することを防止する脱落防止手段を備えたことを特徴とする。
請求項20に記載の本発明によれば、くさび手段の不慮の脱落を防止することができる。
The invention according to claim 20 is characterized in that the wedge means includes a drop prevention means for preventing the wedge means from dropping from the stop hole and / or the wedge hole.
According to the 20th aspect of the present invention, it is possible to prevent the wedge means from being accidentally dropped off.
請求項21記載の本発明は、脱落防止手段が、ストップホール及び/又はウェッジホール周囲の構造物を挟み込むくさび手段に設けた鍔状部であることを特徴とする。
請求項21に記載の本発明によれば、くさび手段自体に設けた鍔状部で構造物を挟み込むことでくさび手段の不慮の脱落を防止することができる。
The present invention according to claim 21 is characterized in that the drop-off preventing means is a hook-shaped portion provided in the wedge means for sandwiching the structure around the stop hole and / or the wedge hole.
According to the 21st aspect of the present invention, the wedge means can be prevented from being accidentally dropped by sandwiching the structure with the hook-shaped portion provided in the wedge means itself.
本発明の疲労亀裂の補修方法によれば、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび手段をはめ込んでくさび荷重を付与することにより、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
また、くさび手段のくさび荷重が可変であるため、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび荷重を変えて作用させることができる。
According to the method for repairing fatigue cracks of the present invention, a wedge structure is applied to at least one of the stop hole or the wedge hole to apply a wedge load, thereby providing a structure at the hole end of the stop hole or the tip of the fatigue crack. It is possible to suppress the stress fluctuation width of the crack, and to prevent the crack recurrence from the structure at the end of the hole or the tip of the fatigue crack.
Further, since the wedge load of the wedge means is variable, the wedge load can be changed and acted on at least one of the stop hole and the wedge hole.
また、ストップホールの孔部の開口変位及び/又はウェッジホールの孔部の開口変位に追随しくさび手段の緩みを防止するためくさび荷重を調節するステップ4をさらに備えた場合には、はめ込んだくさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止してストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動抑制効果を維持することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止した場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
Further, in the case of further comprising step 4 for adjusting the wedge load in order to prevent the loosening of the wedge means following the opening displacement of the hole portion of the stop hole and / or the opening displacement of the hole portion of the wedge hole, the wedge to be fitted is provided. It is possible to maintain the effect of suppressing the stress fluctuation of the structure at the hole end portion of the stop hole or the tip portion of the fatigue crack by preventing the means from loosening with time and from being displaced or detached due to the loosening.
In addition, if the fitted wedge means is allowed to loosen to some extent and prevents excessive loosening over time, displacement or detachment due to excessive loosening, etc., the actual structure will prevent any looseness of the wedge means. Thus, it is possible to prevent the wedge means or the base material from buckling or plastic deformation that may occur when the opening displacement is completely followed.
また、くさび荷重は、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物に作用する応力の最大値以下の範囲で調節する場合には、くさび荷重が亀裂再発の原因となることを防止できる。 In addition, when the wedge load is adjusted within the range below the maximum value of the stress acting on the structure at the hole end of the stop hole or the tip of the fatigue crack, the wedge load is prevented from causing crack recurrence. it can.
また、応力の最大値は、実測及び/又はシミュレーションにより求めた場合には、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。 Moreover, when the maximum value of stress is obtained by actual measurement and / or simulation, the adjustment range of the wedge load can be made more accurate.
また、応力の最大値は、ストップホールの孔部の開口変位の最大値及び/又はウェッジホールの孔部の開口変位の最大値に基づいて求めた場合には、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。 In addition, when the maximum value of stress is obtained based on the maximum value of the opening displacement of the hole of the stop hole and / or the maximum value of the opening displacement of the hole of the wedge hole, the adjustment range of the wedge load is more accurately determined. Can be.
また、くさび荷重の調節は、くさび手段を用いて自動的に行った場合には、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の緩みを確実に防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、実際の作用荷重に応じて適切なくさび荷重を自動的に付与し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。 In addition, when the wedge load is automatically adjusted using the wedge means, the wedge means is automatically adjusted by following the opening displacement of the hole due to the excessive load to ensure the looseness of the wedge means. Therefore, it is not necessary to estimate the maximum load during operation and hold it under load, and automatically apply an appropriate wedge load according to the actual working load, It is possible to prevent a crack from recurring from the structure at the tip.
また、くさび手段を冷却してストップホール及び/又はウェッジホールにはめ込み、くさび荷重を付与する場合には、疲労亀裂を簡便かつ効果的に補修することができる。 Further, when the wedge means is cooled and fitted into the stop hole and / or the wedge hole, and a wedge load is applied, the fatigue crack can be repaired easily and effectively.
また、ステップ1からステップ3を構造物の片側からおこなった場合には、疲労亀裂が生じた構造物に対して表側と裏側のどちらか一方側からしか作業できない場合であっても補修作業を行うことができる。 In addition, when Step 1 to Step 3 are performed from one side of the structure, repair work is performed even if work can be performed only from either the front side or the back side of the structure where the fatigue crack has occurred. be able to.
本発明の疲労亀裂の補修用部材によれば、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制して孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止する機能とを有する補修用部材を提供することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する自動調節手段とした場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
According to the fatigue crack repairing member of the present invention, the stress fluctuation width of the structure at the hole end of the stop hole or the tip of the fatigue crack is suppressed, and the structure from the structure at the hole end or the fatigue crack tip is suppressed. It has a function to prevent the recurrence of cracks and a function to automatically adjust the rusting means following the opening displacement of the hole due to an excessive load, and to prevent the wedge means from loosening over time, displacement and detachment due to loosening, etc. A repair member can be provided.
In addition, in the case of an automatic adjustment means that allows a certain degree of looseness of the fitted wedge means and prevents excessive looseness over time, displacement and detachment due to excessive looseness, etc. It is possible to prevent the wedge means or the base material from buckling or plastic deformation, etc., which can occur when the opening is completely followed by the displacement of the opening.
また、くさび手段が、ねじ機構を有する場合には、ねじ機構を利用してくさび手段の長さ及びくさび荷重を可変とすることができる。 When the wedge means has a screw mechanism, the length of the wedge means and the wedge load can be made variable by using the screw mechanism.
また、ねじ切りをした第1ボルト軸と、第1ボルト軸と逆方向のねじ切りをした第2ボルト軸と、第1ボルト軸と第2ボルト軸と嵌合する回転により第1ボルト軸と第2ボルト軸を伸縮させるナットからねじ機構を構成し、ナットにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。 In addition, the first bolt shaft that is threaded, the second bolt shaft that is threaded in the direction opposite to the first bolt shaft, and the first bolt shaft and the second bolt shaft that are rotated by fitting with the first bolt shaft and the second bolt shaft. When the screw mechanism is composed of a nut that expands and contracts the bolt shaft, and the automatic adjustment means is composed of a torque load member that applies torque to the nut and a load mechanism that applies load to the torque load member, the wedge means and automatic adjustment A means can be made into a simple structure.
また、複数のリンク部品から成るパンタグラフ型機構と、パンタグラフ型機構を伸縮させるボルト機構からねじ機構を構成し、ボルト機構にトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。 Also, a screw mechanism is constituted by a pantograph type mechanism composed of a plurality of link parts, and a bolt mechanism that expands and contracts the pantograph type mechanism, a torque load member that applies torque to the bolt mechanism, and a loading mechanism that applies a load to the torque load member When the automatic adjustment means is configured from the above, the wedge means and the automatic adjustment means can be configured simply.
また、斜面を有した第1斜面部品と、第1斜面部品上を摺動する斜面を有した第2斜面部品と、第2斜面部品を摺動させる第1斜面部品に形成されたボルト雌ねじに嵌合するボルトからねじ機構を構成し、ボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。 In addition, a first slope part having a slope, a second slope part having a slope that slides on the first slope part, and a bolt female screw formed on the first slope part that slides the second slope part When the screw mechanism is constituted by the bolts to be fitted, and the automatic adjustment means is constituted by the torque load member for applying torque to the bolt and the load mechanism for applying a load to the torque load member, the wedge means and the automatic adjustment means are provided. A simple configuration can be obtained.
また、テーパ付き雌ねじを有した第1分割雌ねじ部品と、テーパ付き雌ねじを有した第2分割雌ねじ部品と、第1分割雌ねじ部品と第2分割雌ねじ部品で挟み込む形で構成するテーパ付き雌ねじ部に貫入する方向に回転させることにより第1分割雌ねじ部品と第2分割雌ねじ部品を外側に押し広げるテーパボルトからねじ機構を構成し、テーパボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。 In addition, the first divided female screw part having the tapered female screw, the second divided female screw part having the tapered female screw, and the tapered female screw part configured to be sandwiched between the first divided female screw part and the second divided female screw part The screw mechanism is composed of a taper bolt that spreads the first divided female screw part and the second divided female screw part outward by rotating in the penetration direction, a torque load member that applies torque to the taper bolt, and a load applied to the torque load member When the automatic adjustment means is configured from the loading mechanism, the wedge means and the automatic adjustment means can be configured simply.
また、トルク負荷部材を、アームをもって構成した場合には、アームの回転及びてこの原理を利用してトルクを付与することができる。 When the torque load member is configured with an arm, torque can be applied by utilizing the principle of rotation of the arm and the lever.
また、トルク負荷部材を、プーリーをもって構成した場合には、プーリーの回転を利用してトルクを付与することができ、付与するトルクを一定にしやすくなる。 When the torque load member is configured with a pulley, the torque can be applied by utilizing the rotation of the pulley, and the applied torque can be easily made constant.
また、トルク負荷部材が、ナット、ボルト機構、ボルト、又はテーパボルトに略一定のトルクを付与する場合には、くさび荷重の管理が容易となる。 Further, when the torque load member applies a substantially constant torque to the nut, the bolt mechanism, the bolt, or the taper bolt, the management of the wedge load is facilitated.
また、載荷機構を、弾性体をもって構成した場合には、載荷機構の弾性を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。 In addition, when the loading mechanism is configured with an elastic body, a load can be applied to the torque load member using the elasticity of the loading mechanism.
また、載荷機構を、重錘をもって構成した場合には、重力を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。 Further, when the loading mechanism is configured with a weight, it is possible to apply a load to the torque load member using gravity.
また、くさび手段が、ストップホール及び/又はウェッジホールから脱落することを防止する脱落防止手段を備えた場合には、くさび手段の不慮の脱落を防止することができる。 In addition, when the wedge means is provided with a drop prevention means for preventing the wedge means from falling out of the stop hole and / or the wedge hole, it is possible to prevent the wedge means from being accidentally dropped.
また、脱落防止手段が、ストップホール及び/又はウェッジホール周囲の構造物を挟み込むくさび手段に設けた鍔状部である場合には、くさび手段自体に設けた鍔状部で構造物を挟み込むことでくさび手段の不慮の脱落を防止することができる。 In addition, when the drop-off preventing means is a hook-shaped part provided in the wedge means for sandwiching the structure around the stop hole and / or the wedge hole, the structure is sandwiched by the hook-shaped part provided in the wedge means itself. It is possible to prevent the wedge means from being accidentally dropped.
以下に、本発明の実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材について説明する。 The fatigue crack repair method and repair member according to the embodiment of the present invention will be described below.
図1は本発明の第一実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図である。 FIG. 1 is a schematic view showing a fatigue crack repair method and a repair member according to a first embodiment of the present invention.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、船舶、海洋構造物又は橋梁等の構造物の母材板1に生じた疲労亀裂2に対して、まず、疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設ける(ステップ1)。
ステップ1の後、ストップホール3にくさび荷重が可変のくさび手段4をはめ込む(ステップ2)。
The fatigue crack repair method according to the present embodiment is as follows. First, a stop hole 3 is formed at the tip of the fatigue crack 2 with respect to the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 of a structure such as a ship, an offshore structure or a bridge. Provided (step 1).
After step 1, the wedge means 4 having a variable wedge load is fitted into the stop hole 3 (step 2).
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段4は、ねじ機構10を有する。ねじ機構10は、ボルト軸11とナット12で構成されている。
ボルト軸11は、第1ボルト軸11Aと第2ボルト軸11Bから成る。第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの一端は、ねじ切りされて溝が形成されている。第1ボルト軸11Aのねじ切りされた一端がナット12の一方の側に螺合され、第2ボルト軸11Bのねじ切りされた一端がナット12の他方の側に螺合されることで、第1ボルト軸11Aと第2ボルト軸11Bとは、ナット12を介して直列に接続されている。
第2ボルト軸11Bの一端は、第1ボルト軸11Aと逆方向にねじ切りされている。また、ナット12の内面は、第1ボルト軸11Aと第2ボルト軸11Bに螺合する部分とは逆方向にねじ切りされている。従って、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bは、ナット12を一方に回転させた場合には共にナット12から押し出され、ナット16を他方に回転させた場合には共にナット12に引き込まれる。この構造により、ストップホール3の孔端部に付与するくさび荷重を可変としている。
ステップ2では、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bのねじ切りされた一端の反対側の他端がストップホール3の孔端部に当接するようにはめ込む。このとき図1に示すように、くさび手段4が疲労亀裂2に対して略垂直に立設するようにストップホール3内に配置することが好ましい。
In this embodiment, the wedge means 4 that is a repair member has a screw mechanism 10. The screw mechanism 10 includes a bolt shaft 11 and a nut 12.
The bolt shaft 11 includes a first bolt shaft 11A and a second bolt shaft 11B. One end of the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B is threaded to form a groove. The threaded end of the first bolt shaft 11A is screwed to one side of the nut 12, and the threaded end of the second bolt shaft 11B is threaded to the other side of the nut 12. The shaft 11A and the second bolt shaft 11B are connected in series via a nut 12.
One end of the second bolt shaft 11B is threaded in the opposite direction to the first bolt shaft 11A. Further, the inner surface of the nut 12 is threaded in the direction opposite to the portion screwed to the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B. Accordingly, the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B are both pushed out of the nut 12 when the nut 12 is rotated in one direction, and are both drawn into the nut 12 when the nut 16 is rotated in the other direction. . With this structure, the wedge load applied to the hole end of the stop hole 3 is variable.
In step 2, the first bolt shaft 11 </ b> A and the second bolt shaft 11 </ b> B are fitted so that the other end opposite to the threaded one end is in contact with the hole end portion of the stop hole 3. At this time, as shown in FIG. 1, it is preferable that the wedge means 4 is disposed in the stop hole 3 so as to stand substantially perpendicular to the fatigue crack 2.
ステップ2の後、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bが共にナット12から押し出される方向にトルクN1をかけてナット12を回転させることにより、ストップホール3の孔端部がねじ機構10のボルト軸11に押され、ストップホール3の孔端部にくさび荷重Wが付与される(ステップ3)。 After step 2, both the first bolt shaft 11 </ b> A and the second bolt shaft 11 </ b> B are rotated by applying the torque N <b> 1 in the direction in which both the first bolt shaft 11 </ b> A and the second bolt shaft 11 </ b> B are pushed out of the nut 12. The wedge load W is applied to the hole end of the stop hole 3 by being pushed by the bolt shaft 11 (step 3).
ここで、有限要素解析によるストップホール孔端部の応力変動抑制効果の検証結果を説明する。図2はくさび手段をストップホールにはめ込んだ場合の有限要素モデル、図3及び図4は有限要素解析の結果を示す図である。
ストップホール3をくさび手段4で補強した場合の孔端部における応力変動抑制効果を、有限要素解析により検証した。解析には、汎用構造解析ソフトウェアMarc Mentat(バージョン2015.0.0)を用いた。解析は平面応力解析とし、くさび手段4のはめ込み部分には接触要素を用いた。
くさび手段4をはめ込んだ場合の有限要素モデルを図2に示す。100mm×100mmの正方形の鋼板(板厚10mm、ヤング率205.8GPa)に、疲労亀裂2をモデル化したスリットと直径20mmのストップホール3を設け、ストップホール3内にはくさび手段4をはめ込んである。くさび手段4の材質は板と同じく鋼としたが、剛性を高めるために板厚は20mmとした。
解析ではモデルの右辺を対称面としてX方向に拘束し、スリットの両端にストップホール3を1個ずつ設けた場合を想定して解析を行った。便宜上くさび手段4の下端部はストップホール3の下端部に固着させ、くさび手段4の上端部およびストップホール3の上端部に接触解析用の接触要素を設けた。くさび手段4の熱膨張係数には異方性を持たせ、節点温度を上昇させるとY方向にのみ膨張するようにしておき、熱応力解析によってくさび荷重の発生を模擬した。解析では、くさび手段4の熱膨張により0.4%のY方向歪が発生するように設定した。また、鋼板に加えるY方向の引張荷重としては、モデルの上下辺に60MPaの引張応力が生じるように負荷を行った。
Here, the verification result of the stress fluctuation suppressing effect at the end portion of the stop hole hole by finite element analysis will be described. FIG. 2 is a finite element model when the wedge means is fitted in the stop hole, and FIGS. 3 and 4 are diagrams showing the results of finite element analysis.
The effect of suppressing stress fluctuation at the hole end when the stop hole 3 was reinforced by the wedge means 4 was verified by finite element analysis. For the analysis, general-purpose structural analysis software Marc Mentat (version 2015.0.0) was used. The analysis was a plane stress analysis, and a contact element was used for the fitting portion of the wedge means 4.
A finite element model when the wedge means 4 is fitted is shown in FIG. A 100 mm × 100 mm square steel plate (thickness 10 mm, Young's modulus 205.8 GPa) is provided with a slit that models a fatigue crack 2 and a stop hole 3 having a diameter of 20 mm. is there. The material of the wedge means 4 was steel as in the case of the plate, but the plate thickness was 20 mm in order to increase the rigidity.
In the analysis, the analysis was performed assuming that the right side of the model is constrained in the X direction with the symmetry plane, and one stop hole 3 is provided at each end of the slit. For convenience, the lower end portion of the wedge means 4 is fixed to the lower end portion of the stop hole 3, and contact elements for contact analysis are provided on the upper end portion of the wedge means 4 and the upper end portion of the stop hole 3. Anisotropy was given to the thermal expansion coefficient of the wedge means 4, and when the node temperature was raised, it was allowed to expand only in the Y direction, and the generation of the wedge load was simulated by thermal stress analysis. In the analysis, the Y-direction strain of 0.4% was generated by the thermal expansion of the wedge means 4. Moreover, as the tensile load in the Y direction applied to the steel plate, the load was applied so that a tensile stress of 60 MPa was generated on the upper and lower sides of the model.
有限要素解析の結果を図3及び図4に示す。このうち図3はくさび手段4による補強なしの場合を、図4はくさび手段4による補強ありの場合をそれぞれ示している。
くさび手段4による補強なしの場合、引張荷重がゼロの時に孔端部の(Y方向)引張応力は図3(a)の通りゼロであり、これに上述した(Y方向)引張荷重を載荷すると孔端部の引張応力は図3(b)の通り693MPaとなり、これがそのまま引張荷重による孔端部引張応力の変動幅となる。
一方、くさび手段4で補強した場合には、引張荷重がゼロの状態でも、図4(a)に示す通り、くさび手段4によるくさび荷重が孔部に作用して、孔端部には初期引張応力383MPaが生じている。この状態のまま引張荷重が作用すると孔端部には引張応力が生じるが、くさび手段4による初期応力は逆に解放されるため、孔端部の引張応力は図4(b)の通り676MPaとなり、補強無しの場合の図3(b)に近い値となる。しかしながら、補強した場合の初期応力値は図4(a)の通り383MPaであるため、引張荷重載荷に伴う孔端部引張応力の変動幅は両者の差分676−383=293MPaであり、補強なしの場合の693MPaと比べると約58%減となって大幅に抑制されることが分かる。
従って、ステップ1からステップ3を行うことにより、ストップホール3の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
The results of the finite element analysis are shown in FIGS. Of these, FIG. 3 shows the case without reinforcement by the wedge means 4, and FIG. 4 shows the case with reinforcement by the wedge means 4.
In the case of no reinforcement by the wedge means 4, when the tensile load is zero, the tensile stress in the hole end (Y direction) is zero as shown in FIG. 3A, and when the above-described tensile load (Y direction) is loaded on this. The tensile stress at the hole end is 693 MPa as shown in FIG. 3B, and this is the fluctuation width of the hole end tensile stress due to the tensile load as it is.
On the other hand, when reinforced by the wedge means 4, even when the tensile load is zero, the wedge load by the wedge means 4 acts on the hole as shown in FIG. A stress of 383 MPa is generated. If a tensile load is applied in this state, a tensile stress is generated at the hole end. However, since the initial stress by the wedge means 4 is released, the tensile stress at the hole end is 676 MPa as shown in FIG. The value is close to that shown in FIG. However, since the initial stress value when reinforced is 383 MPa as shown in FIG. 4A, the fluctuation width of the hole end tensile stress accompanying the tensile load loading is the difference between 676-383 = 293 MPa, and there is no reinforcement. Compared to 693 MPa in this case, it is found that the reduction is about 58%, which is greatly suppressed.
Therefore, by performing Step 1 to Step 3, it is possible to suppress the stress fluctuation width at the hole end portion of the stop hole 3 and prevent the crack from recurring from the hole end portion.
なお、図1に示すように、ボルト軸11のうちストップホール3の孔端部と接触する部分、すなわち第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの他端は、ストップホール3の孔端部の形状と整合するように曲面状に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことでボルト軸11がストップホール3の孔端部に密接し、くさび手段4がストップホール3からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの他端を母材板1の両側からストップホール3の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段4には、ストップホール3からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板1に疲労亀裂2を開く方向の荷重が作用してストップホール3が荷重方向(図1の上下方向)に広がってくさび荷重Wがゼロとなり、ボルト軸11とストップホール3の孔端部との接触が緩んでも、くさび手段4がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、一般的に母材板1の裏側から作業を行うことはアクセスの問題等により容易ではないため、施工者は、ステップ2においてストップホール3にくさび手段4をはめ込む作業を表側からしか行えない場合も多いと考えられる。表側からしか作業を行えない場合、くさび手段4の構成部品を誤って母材板1の反対側(裏側)に落下させてしまうと、落下した構成部品を回収できない可能性がある。また、構成部品の落下は危険である。このような事態を避けるため、くさび手段4をストップホール3にはめ込む前に、くさび手段4の構成部品を十分な強度を有するワイヤー又はチェーン等を用いて母材板1等に係止しておき、構成部品の落下を防止することが好ましい。なお、くさび手段4の構成部品のなかで最も大きな最大構成部品を母材板1に係止しておき、その他の構成部品は最大構成部品に係止してもよい。ここで、ワイヤー又はチェーン等を母材板1や構成部品等に係止する方法は任意であり、応力的に問題のない箇所に開けた穴に通したり、係止用のフック又はねじを別途設けたりすることによって係止してもよいし、母材板1や構成部品が強磁性体である場合には磁石を用いて係止してもよい。
As shown in FIG. 1, the portion of the bolt shaft 11 that contacts the hole end of the stop hole 3, that is, the other end of the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B is the hole end of the stop hole 3. It is preferable to process it into a curved surface shape so as to match the shape. By processing in this way, it is possible to prevent the bolt shaft 11 from coming into close contact with the hole end portion of the stop hole 3 and the wedge means 4 from being displaced from the stop hole 3 or falling off.
Further, for example, the wedge means 4 has a shape from which the other end of the first bolt shaft 11 </ b> A and the second bolt shaft 11 </ b> B sandwiches the hole end portion of the stop hole 3 from both sides of the base material plate 1. It is preferable to provide a drop-off prevention means for preventing the shift and drop-out. As a result, a load in the direction of opening the fatigue crack 2 acts on the base metal plate 1, the stop hole 3 spreads in the load direction (vertical direction in FIG. 1), the wedge load W becomes zero, the bolt shaft 11 and the stop hole Even if the contact with the end of the hole 3 is loosened, it is possible to prevent the wedge means 4 from shifting or dropping off.
Further, since it is generally not easy to perform the work from the back side of the base material plate 1 due to access problems or the like, the installer can only perform the work of fitting the wedge means 4 into the stop hole 3 from the front side in Step 2. It is thought that there are many cases. When the work can be performed only from the front side, if the component part of the wedge means 4 is accidentally dropped to the opposite side (back side) of the base material plate 1, the dropped component part may not be recovered. In addition, dropping the component parts is dangerous. In order to avoid such a situation, before fitting the wedge means 4 into the stop hole 3, the components of the wedge means 4 are locked to the base material plate 1 using a wire or chain having sufficient strength. It is preferable to prevent the components from falling. The largest maximum component among the components of the wedge means 4 may be locked to the base material plate 1, and the other components may be locked to the maximum component. Here, the method of locking the wire or the chain to the base material plate 1 or the component is arbitrary, and it is passed through a hole opened in a place where there is no problem with stress, or a hook or screw for locking is separately provided. It may be locked by providing, or may be locked using a magnet when the base plate 1 or the component is a ferromagnetic material.
母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合には、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bが共にナット12から押し出される方向にナット12を回転させることにより、くさび手段4を伸ばしてくさび荷重を調節する(ステップ4)。
このようにストップホール3の孔部の開口変位に追随してくさび荷重を調節することで、ボルト軸11とストップホール3との接触が過度に緩むことを防止して、くさび手段4によるストップホール3の孔端部の応力変動抑制効果を維持することができる。
なお、このくさび荷重は、ストップホール3の孔端部に作用する応力の最大値以下の範囲で調節することが好ましい。これにより、くさび荷重が亀裂再発の原因となることを防止できる。
また、応力の最大値は、実測又はシミュレーションの少なくとも一つにより求めるか、ストップホール3の孔部の開口変位の最大値に基づいて求めることが好ましい。これにより、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
When an excessive load acts on the base material plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 becomes large, both the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B are pushed out from the nut 12 in the nut direction. By rotating 12, the wedge means 4 is extended to adjust the wedge load (step 4).
By adjusting the wedge load by following the opening displacement of the hole of the stop hole 3 in this way, the contact between the bolt shaft 11 and the stop hole 3 is prevented from excessively loosening, and the stop hole by the wedge means 4 is prevented. The effect of suppressing the stress fluctuation at the hole end 3 can be maintained.
In addition, it is preferable to adjust this wedge load in the range below the maximum value of the stress which acts on the hole edge part of the stop hole 3. FIG. Thereby, it can prevent that a wedge load causes a crack recurrence.
Further, it is preferable that the maximum value of stress is obtained by at least one of actual measurement or simulation or based on the maximum value of the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3. Thereby, the adjustment range of the wedge load can be made more accurate.
以上、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板1に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Wによってストップホール3の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and the repair member according to the first embodiment are capable of grasping the degree of load acting on the base material plate 1, and the degree of the load is the wedge load W applied in the present embodiment. This is particularly effective when it is predicted that the stress fluctuation width at the hole end of the stop hole 3 can be sufficiently suppressed.
図5は本発明の第二実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図5(a)は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図5(b)はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図5(c)は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to the second embodiment of the present invention. FIG. 5 (a) shows a state in which an excessive load is applied to the base material plate, and FIG. ) Shows a state in which the wedge means is extended following the deformation of the stop hole, and FIG. 5C shows a state in which the excessive load is unloaded. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構10を有するくさび手段4と自動調節手段5である。
自動調節手段5は、ナット12にトルクを付与するトルク負荷部材21と、トルク負荷部材21に荷重を付与する載荷機構22とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材21をレンチ(スパナ)等のアームとし、載荷機構22を弾性体であるばね(コイルばね)としている。トルク負荷部材21をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してナット12にトルクを付与することができる。また、載荷機構22を弾性体をもって構成することで、載荷機構22の弾性を利用してトルク負荷部材21に荷重を付与することができる。なお、弾性体としては、ばね以外にゴム、エアシリンダ等を用いることができる。また、トルク負荷部材21の一端には、ナット12に係合する係合部21Aが設けられている。
The repair member in this embodiment is a wedge means 4 and an automatic adjustment means 5 having a screw mechanism 10.
The automatic adjustment means 5 includes a torque load member 21 that applies torque to the nut 12 and a loading mechanism 22 that applies a load to the torque load member 21.
In this embodiment, the torque load member 21 is an arm such as a wrench (spanner), and the loading mechanism 22 is a spring (coil spring) that is an elastic body. By configuring the torque load member 21 with an arm, torque can be applied to the nut 12 using the rotation of the arm and the lever principle. In addition, by configuring the loading mechanism 22 with an elastic body, a load can be applied to the torque load member 21 using the elasticity of the loading mechanism 22. In addition to the spring, rubber, an air cylinder, or the like can be used as the elastic body. Further, at one end of the torque load member 21, an engaging portion 21 </ b> A that engages with the nut 12 is provided.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bが共にナット12から押し出される方向にトルクN1をかけてナット12を回転させることにより、ストップホール3の孔端部にくさび荷重Wを付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, the stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the first embodiment (step 1). The wedge means 4 is fitted into the hole 3 (step 2), and the nut 12 is rotated by applying torque N1 in the direction in which the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B are both pushed out of the nut 12, so that the stop hole 3 A wedge load W is applied to the hole end (step 3).
ステップ3の後、ナット12にトルク負荷部材21の係合部21Aを係合させる。これにより、ナット12とトルク負荷部材21が連結した状態となる。また、載荷機構22の一端をトルク負荷部材21の他端に接続し、載荷機構22の他端を母材板1又は母材板1との相対的位置が変化しない壁面などの固定部6に接続し、載荷機構22が自然長よりも縮んだ状態で保持する。これによりトルク負荷部材21に荷重Fが作用し、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bが共にナット12から押し出される方向のトルクN2が負荷される。
ここで、トルクN2はステップ3で付与されるトルクN1(図1参照)よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Wが生じている状態においてはトルクN2によってナット12が回転することはない大きさとする。
After step 3, the engaging portion 21A of the torque load member 21 is engaged with the nut 12. Thereby, the nut 12 and the torque load member 21 are connected. In addition, one end of the loading mechanism 22 is connected to the other end of the torque load member 21, and the other end of the loading mechanism 22 is connected to the base plate 1 or the fixed portion 6 such as a wall surface whose relative position with the base plate 1 does not change. Connect and hold the load mechanism 22 in a contracted state than the natural length. As a result, the load F acts on the torque load member 21, and the torque N2 in the direction in which both the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B are pushed out from the nut 12 is loaded.
Here, the torque N2 is much smaller than the torque N1 applied in step 3 (see FIG. 1), and the nut 12 is not rotated by the torque N2 in a state where a non-zero wedge load W is generated. To do.
母材板1に疲労亀裂2が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール3が荷重方向に大きく延伸し、ステップ3でストップホール3の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Wがゼロとなり、ボルト軸11とストップホール3の孔端部との間に僅かでも間隙が生じかけた場合(図5(a))には、予め負荷されているトルクN2によって直ちにナット12が回転し、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの他端がストップホール3の孔端部に接触するまで第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bがナット12から押し出される(図5(b))。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、荷重方向に延伸していたストップホール3の形状が元に戻ろうとするのに対し、ねじ型くさび部材10のナット12は回転せず、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの長さは押し出された図5(b)の状態のままである。従って、結果として完全除荷時にはストップホール3の孔端部にくさび荷重W’が生じるが、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bは初期はめ込み時(図1の状態)よりも押し出されているため、くさび荷重W’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Wよりも大きくなっている(図5(c))。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ3でねじ型くさび部材10をはめ込んだ後にボルト軸11とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、トルク負荷部材21及び載荷機構22の作用により第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bがナット12から押し出されて第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの他端とストップホール3の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与される。
これにより、母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節し、くさび手段4の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材21が、ナット12に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール3の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
An excessive load in the direction in which the fatigue crack 2 opens acts on the base metal plate 1 and the stop hole 3 extends greatly in the load direction, and the wedge load W applied to the hole end of the stop hole 3 in step 3 is increased. If a slight gap is generated between the bolt shaft 11 and the hole end of the stop hole 3 (FIG. 5A), the nut 12 is immediately rotated by the torque N2 applied in advance. The first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B are pushed out from the nut 12 until the other ends of the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B come into contact with the hole ends of the stop hole 3 (FIG. 5B). ).
When the excessive load is unloaded, the shape of the stop hole 3 extending in the load direction tends to return to the original shape, whereas the nut 12 of the screw-type wedge member 10 does not rotate. The lengths of the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B remain in the extruded state shown in FIG. Therefore, as a result, a wedge load W ′ is generated at the hole end portion of the stop hole 3 at the time of complete unloading, but the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B are pushed out from the initial fitting (state of FIG. 1). Therefore, the value of the wedge load W ′ is larger than the wedge load W before the excessive load is applied (FIG. 5C).
Thus, according to the present embodiment, an excessive load that causes a gap between the bolt shaft 11 and the hole end of the stop hole 3 after the screw-type wedge member 10 is fitted in step 3 is subjected to the base plate. 1, the first bolt shaft 11 </ b> A and the second bolt shaft 11 </ b> B are pushed out from the nut 12 by the action of the torque load member 21 and the loading mechanism 22, and the other ends of the first bolt shaft 11 </ b> A and the second bolt shaft 11 </ b> B. When the contact with the hole end of the stop hole 3 is maintained and an excessive load of the same level is applied again after the unloading of the excessive load, an appropriate wedge load W ′ that does not cause loosening is automatically applied. Is done.
Thereby, when an excessive load acts on the base material plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 becomes large, the wedge means 4 is automatically adjusted to follow the opening displacement, and the wedge means 4 Therefore, it is not necessary to estimate the maximum load during operation and hold it under load, and after overload unloading, an appropriate wedge that is automatically adjusted according to the actual working load. A load can be applied to prevent a crack from recurring at the hole end.
The torque load member 21 preferably applies a substantially constant torque to the nut 12. By making the torque substantially constant, it becomes easy to manage the wedge load applied to the hole end portion of the stop hole 3.
ここで、載荷機構22の押し出しストローク特性としては、ナット12がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Fを負荷し続ける特性、すなわちナット12に一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とするか、あるいはナット12の回転量ひいては第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの押し出し量に上限を設けておき、載荷機構22が一定のストローク分だけ動いて第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bが所定量押し出された場合には、それ以上の荷重をトルク負荷部材21に負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはねじ型くさび部材10とストップホール3の孔端部との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂2の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とねじ型くさび部材10及びストップホール3の強度の関係、補修の対象としている構造自体の諸特性(板厚、冗長性、座屈強度など)を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、第1ボルト軸11A及び第2ボルト軸11Bの押し出し量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の緩みを許容し経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とし、一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るねじ型くさび部材10又は母材板1の座屈や塑性変形等を防止することができる。
Here, the pushing stroke characteristic of the loading mechanism 22 is a characteristic in which the nut 12 always follows and continues to apply a load F of a certain level or more, that is, the nut 12 continues to be loaded with a torque N2 of a certain level or more. Or an upper limit is set for the amount of rotation of the nut 12 and hence the push-out amount of the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B, so that the loading mechanism 22 moves by a certain stroke and the first bolt shaft 11A and When the second bolt shaft 11B is pushed out by a predetermined amount, the screw-type wedge member has a characteristic such that no more load is applied to the torque load member 21, that is, an overload action exceeding a predetermined upper limit. Whether the gap between the hole 10 and the hole end of the stop hole 3 is allowed to some extent depends on the magnitude of the external load applied to the part and the fatigue crack 2 Relationship between length, maximum wedge load generated when unloading external load and strength of screw type wedge member 10 and stop hole 3, and various characteristics of structure itself to be repaired (plate thickness, redundancy, buckling strength, etc.) It is preferable to select as appropriate while considering the above.
In addition, when the upper limit is set for the push-out amount of the first bolt shaft 11A and the second bolt shaft 11B, that is, a certain degree of loosening is allowed to prevent excessive loosening over time, displacement and disengagement due to excessive loosening, etc. In the case of the characteristic, it is a characteristic that the torque N2 of a certain level or more is continuously applied, and the screw type wedge member 10 or the base plate 1 that can be generated when the opening displacement is completely followed by preventing any looseness. Buckling or plastic deformation can be prevented.
以上、第二実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール3の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板1に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ3で付与したくさび荷重Wでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and repair member according to the second embodiment have a simple structure, and the crack recurrence from the hole end portion is suppressed while suppressing the stress fluctuation width of the hole end portion of the stop hole 3. And the function of automatically adjusting the rusting means 4 following the opening displacement of the hole due to an excessive load, the degree of load acting on the base plate 1 is unknown or This is particularly effective when an excessive load is expected and the wedge load W applied in step 3 is not expected to sufficiently suppress the stress fluctuation width at the hole end.
図6は本発明の第三実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図6(a)は正面図、図6(b)は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図6(b)においては一部を断面で表している。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to a third embodiment of the present invention. FIG. 6 (a) is a front view and FIG. 6 (b) is a right side view. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted. Further, in order to make the structure easy to understand, a part of the structure is shown in FIG. 6B.
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段4は、ねじ機構100を有する。ねじ機構100は、パンタグラフ型機構110と、パンタグラフ型機構110を伸縮させるボルト機構120で構成されている。
パンタグラフ型機構110は、一対のリンク部品111と、一対のリンク部品111の間に配置された第1ピン部品112、第2ピン部品113、第3ピン部品114、及び第4ピン部品115から成る。
第1ピン部品112及び第2ピン部品113は、リンク部品111の長手方向中央位置にリンク部品111の長手方向と直交する方向へ直列に離間配置されている。第3ピン部品114はリンク部品111の一端に、第4ピン部品115はリンク部品111の他端に配置されている。
リンク部品111は、第1プレート111A、第2プレート111B、第3プレート111C、及び第4プレート111Dから成る。
第1プレート111Aの一端は第3ピン部品114に接続され、他端は第1ピン部品112に接続されている。第2プレート111Bの一端は第1ピン部品112に接続され、他端は第4ピン部品115に接続されている。第3プレート111Cの一端は第3ピン部品114に接続され、他端は第2ピン部品113に接続されている。第4プレート111Dの一端は第2ピン部品113に接続され、他端は第4ピン部品115に接続されている。
ボルト機構120は、第1ピン部品112の中央部に設けられた孔を貫通し、第2ピン部品113の中央部に設けられた雌ねじに螺合している。
In the present embodiment, the wedge means 4 that is a repair member has a screw mechanism 100. The screw mechanism 100 includes a pantograph type mechanism 110 and a bolt mechanism 120 that expands and contracts the pantograph type mechanism 110.
The pantograph type mechanism 110 includes a pair of link parts 111 and a first pin part 112, a second pin part 113, a third pin part 114, and a fourth pin part 115 arranged between the pair of link parts 111. .
The first pin component 112 and the second pin component 113 are spaced apart in series in a center position in the longitudinal direction of the link component 111 in a direction orthogonal to the longitudinal direction of the link component 111. The third pin component 114 is disposed at one end of the link component 111, and the fourth pin component 115 is disposed at the other end of the link component 111.
The link component 111 includes a first plate 111A, a second plate 111B, a third plate 111C, and a fourth plate 111D.
One end of the first plate 111 </ b> A is connected to the third pin component 114, and the other end is connected to the first pin component 112. One end of the second plate 111B is connected to the first pin component 112, and the other end is connected to the fourth pin component 115. One end of the third plate 111C is connected to the third pin component 114, and the other end is connected to the second pin component 113. One end of the fourth plate 111D is connected to the second pin component 113, and the other end is connected to the fourth pin component 115.
The bolt mechanism 120 passes through a hole provided in the central portion of the first pin component 112 and is screwed into a female screw provided in the central portion of the second pin component 113.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび荷重が可変のくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。以下に、母材板1を基準として施工者のいる側を表側、反対側を裏側として説明する。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, the stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the first embodiment (step 1). The wedge means 4 having a variable wedge load is fitted into the hole 3 (step 2), and the wedge load is applied to the hole end of the stop hole 3 (step 3). In the following, the side where the builder is present is described as the front side and the opposite side as the back side with reference to the base plate 1.
ステップ2では、第1ピン部品112側が表側となるように、すなわちボルト機構120の頭部が表側にくるように、くさび手段4をストップホール3にはめ込む。くさび手段4は収縮した状態とする。このとき、図6に示すように、くさび手段4が疲労亀裂2に対して略垂直に立設するようにストップホール3内に配置することが好ましい。 In step 2, the wedge means 4 is fitted into the stop hole 3 so that the first pin component 112 side is the front side, that is, the head of the bolt mechanism 120 is on the front side. The wedge means 4 is in a contracted state. At this time, as shown in FIG. 6, it is preferable that the wedge means 4 is arranged in the stop hole 3 so as to stand substantially perpendicular to the fatigue crack 2.
ステップ2の後、ボルト機構120の頭部に締め込む方向のトルクN1をかけて回転させると、表側に位置するリンク部品111と裏側に位置するリンク部品111の中央部は互いに引き寄せられ、それにつれて所謂パンタグラフジャッキと同様の原理によりくさび手段4は長手方向に延伸し、ストップホール3の孔端部が第3ピン部品114及び第4ピン部品115に押され、ストップホール3の孔端部にくさび荷重Wが付与される(ステップ3)。
これにより、ストップホール3の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合には、くさび手段4を延伸してくさび荷重を調節する(ステップ4)。
After step 2, when the torque N1 in the tightening direction is applied to the head of the bolt mechanism 120 and rotated, the center part of the link part 111 located on the front side and the link part 111 located on the back side are drawn toward each other, and accordingly The wedge means 4 extends in the longitudinal direction based on the same principle as a so-called pantograph jack, the hole end of the stop hole 3 is pushed by the third pin component 114 and the fourth pin component 115, and the wedge is formed at the hole end of the stop hole 3. A load W is applied (step 3).
Thereby, the stress fluctuation width of the hole edge part of the stop hole 3 can be suppressed, and the crack recurrence from a hole edge part can be prevented.
When an excessive load is applied to the base plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 is increased, the wedge means 4 is stretched to adjust the wedge load (step 4).
なお、第3ピン部品114及び第4ピン部品115は、ストップホール3の孔端部と接する端部の曲率がストップホール3の曲率と略同一となる形状寸法に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことで、ボルト機構120を軽く締めた状態でくさび手段4を適用対象のストップホール3にはめ込んだときに第3ピン部品114及び第4ピン部品115の端部曲面がストップホール3の孔端部にぴったりと密接して整合するため、くさび手段4がストップホール3からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第3ピン部品114及び第4ピン部品115の端部を母材板1の両側からストップホール3の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段4には、ストップホール3からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板1に疲労亀裂2を開く方向の荷重が作用してストップホール3が荷重方向(図6の上下方向)に広がってくさび荷重Wがゼロとなり、パンタグラフ機構とストップホール3との接触が緩んでも、くさび手段4がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、第一実施形態で説明したように、くさび手段4をストップホール3にはめ込む前に、くさび手段4の構成部品を十分な強度を有するワイヤー、チェーン又は磁石等を用いて母材板1等に係止しておくことは、構成部品の落下防止対策として有効である。
The third pin component 114 and the fourth pin component 115 are preferably processed into a shape and dimension in which the curvature of the end portion contacting the hole end portion of the stop hole 3 is substantially the same as the curvature of the stop hole 3. By processing in this way, the end curved surfaces of the third pin component 114 and the fourth pin component 115 are formed when the wedge means 4 is fitted into the target stop hole 3 with the bolt mechanism 120 lightly tightened. The wedge means 4 can be prevented from being displaced or dropped from the stop hole 3 because it is closely aligned with the hole end portion of the stop hole 3.
Further, for example, the wedge means 4 has a shape from the stop hole 3 such that the end portions of the third pin component 114 and the fourth pin component 115 are formed so as to sandwich the hole end portions of the stop hole 3 from both sides of the base plate 1. It is preferable to provide a drop-off prevention means for preventing the shift and drop-out. As a result, a load in the direction of opening the fatigue crack 2 acts on the base metal plate 1, the stop hole 3 spreads in the load direction (vertical direction in FIG. 6), the wedge load W becomes zero, and the pantograph mechanism and the stop hole 3 It is possible to prevent the wedge means 4 from being displaced or dropped even if the contact with is loosened.
Further, as described in the first embodiment, before the wedge means 4 is fitted into the stop hole 3, the base material plate 1 or the like is formed by using a wire, chain, magnet, or the like having sufficient strength for the components of the wedge means 4. It is effective to prevent the component parts from falling.
以上、第三実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板1に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Wによってストップホール3の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and the repair member according to the third embodiment are capable of grasping the degree of the load acting on the base material plate 1, and the degree of the load is the wedge load W applied in the present embodiment. This is particularly effective when it is predicted that the stress fluctuation width at the hole end of the stop hole 3 can be sufficiently suppressed.
図7は本発明の第四実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図7(a)は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図7(b)はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図7(c)は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 7 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 7 (a) shows a state in which an excessive load is applied to the base material plate, and FIG. ) Shows a state in which the wedge means is extended following the deformation of the stop hole, and FIG. 7C shows a state in which the excessive load is unloaded. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構100を有するくさび手段4と自動調節手段5である。
自動調節手段5は、ボルト機構120にトルクを付与するトルク負荷部材131と、トルク負荷部材131に荷重を付与する載荷機構132とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材131をレンチ(スパナ)等のアームとし、載荷機構132を高強度ロープに吊り下げた重錘としている。トルク負荷部材131をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してボルト機構120にトルクを付与することができる。また、載荷機構132を重錘をもって構成することで、重力を利用してトルク負荷部材131に荷重を付与することができる。なお、トルク負荷部材131の一端には、ボルト機構120に係合する係合部131Aが設けられている。
The repair members in this embodiment are a wedge means 4 and an automatic adjustment means 5 having a screw mechanism 100.
The automatic adjustment means 5 includes a torque load member 131 that applies torque to the bolt mechanism 120 and a loading mechanism 132 that applies a load to the torque load member 131.
In this embodiment, the torque load member 131 is an arm such as a wrench (spanner), and the loading mechanism 132 is a weight suspended from a high-strength rope. By configuring the torque load member 131 with an arm, torque can be applied to the bolt mechanism 120 using the rotation of the arm and the lever principle. In addition, by configuring the loading mechanism 132 with a weight, it is possible to apply a load to the torque load member 131 using gravity. Note that an engagement portion 131 </ b> A that engages with the bolt mechanism 120 is provided at one end of the torque load member 131.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第三実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、ボルト機構120の頭部に締め込む方向のトルクN1をかけて回転させてくさび手段4を延伸させることにより、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, a stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the third embodiment (step 1). The wedge means 4 is fitted into the hole 3 (step 2), and the wedge means 4 is stretched by applying a torque N1 in the direction of tightening to the head of the bolt mechanism 120 to extend the wedge at the hole end portion of the stop hole 3. A load is applied (step 3).
ステップ3の後、ボルト機構120にトルク負荷部材131の係合部131Aを係合させる。これにより、ボルト機構120とトルク負荷部材131が連結した状態となる。また、トルク負荷部材131の他端に載荷機構132を接続する。これによりトルク負荷部材131に荷重Fが作用し、くさび手段4が延伸する方向のトルクN2がボルト機構120に負荷される。
ここで、トルクN2はステップ3で付与するトルクN1(図6参照)よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Wが生じている状態においてはトルクN2によってボルト機構120が回転することはない大きさとする。
After step 3, the engagement portion 131A of the torque load member 131 is engaged with the bolt mechanism 120. Thereby, the bolt mechanism 120 and the torque load member 131 are connected. In addition, the loading mechanism 132 is connected to the other end of the torque load member 131. As a result, the load F acts on the torque load member 131, and the bolt mechanism 120 is loaded with the torque N2 in the direction in which the wedge means 4 extends.
Here, the torque N2 is much smaller than the torque N1 applied in Step 3 (see FIG. 6), and the bolt mechanism 120 is not rotated by the torque N2 in a state where a non-zero wedge load W is generated. To do.
母材板1に疲労亀裂2が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール3が荷重方向に大きく延伸し、ステップ3でストップホール3の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Wがゼロとなり、第3ピン部品114及び第4ピン部品115とストップホール3との間に僅かでも間隙が生じかけた場合(図7(a))には、予め負荷されているトルクN2によって直ちにボルト機構120が回転し、第3ピン部品114及び第4ピン部品11がストップホール3の孔端部に接触するまでパンタグラフ型機構110が延伸する(図7(b))。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、過大荷重により延伸していたストップホール3の形状が元に戻ろうとするのに対し、ボルト機構120は回転せず、くさび手段4は延伸した図7(b)の状態のままである。従って、結果として完全除荷時にはストップホール3の孔端部にくさび荷重W’が生じるが、くさび手段4は初期はめ込み時(図6の状態)よりも延伸しているため、くさび荷重W’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Wよりも大きくなっている(図7(c))。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ3でくさび手段4をはめ込んだ後に第3ピン部品114及び第4ピン部品115とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、トルク負荷部材131及び載荷機構132の作用によりパンタグラフ型機構110が延伸されて第3ピン部品114及び第4ピン部品115とストップホール3の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与される。
これにより、母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節し、くさび手段4の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材131が、ボルト機構120に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール3の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
An excessive load in the direction in which the fatigue crack 2 opens acts on the base metal plate 1 and the stop hole 3 extends greatly in the load direction, and the wedge load W applied to the hole end of the stop hole 3 in step 3 is increased. In the case where a slight gap is generated between the third pin part 114 and the fourth pin part 115 and the stop hole 3 (FIG. 7A), the bolt N is immediately increased by the pre-loaded torque N2. The mechanism 120 rotates and the pantograph type mechanism 110 extends until the third pin part 114 and the fourth pin part 11 come into contact with the hole ends of the stop hole 3 (FIG. 7B).
When the excessive load is unloaded, the shape of the stop hole 3 extended by the excessive load tends to return to the original shape, whereas the bolt mechanism 120 does not rotate and the wedge means 4 The stretched state remains as shown in FIG. Therefore, as a result, a wedge load W ′ is generated at the hole end portion of the stop hole 3 at the time of complete unloading. However, since the wedge means 4 is extended more than at the time of initial fitting (state of FIG. 6), the wedge load W ′ is reduced. The value is larger than the wedge load W before the excessive load is applied (FIG. 7C).
Thus, according to the present embodiment, after the wedge means 4 is fitted in step 3, a gap is generated between the third pin part 114 and the fourth pin part 115 and the hole end of the stop hole 3. Even if an excessive load is applied to the base plate 1, the pantograph type mechanism 110 is extended by the action of the torque load member 131 and the loading mechanism 132, and the third pin part 114, the fourth pin part 115, and the hole end of the stop hole 3. Even when an excessive load of the same level is applied again after unloading the excessive load, an appropriate wedge load W ′ that does not cause loosening is automatically applied.
Thereby, when an excessive load acts on the base material plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 becomes large, the wedge means 4 is automatically adjusted to follow the opening displacement, and the wedge means 4 Therefore, it is not necessary to estimate the maximum load during operation and hold it under load, and after overload unloading, an appropriate wedge that is automatically adjusted according to the actual working load. A load can be applied to prevent a crack from recurring at the hole end.
Note that the torque load member 131 preferably applies a substantially constant torque to the bolt mechanism 120. By making the torque substantially constant, it becomes easy to manage the wedge load applied to the hole end portion of the stop hole 3.
ここで、載荷機構132のストローク特性としては、ボルト機構120がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Fを負荷し続ける特性、すなわちボルト機構120に一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とするか、あるいはボルト機構120の回転量ひいてはリンク機構の延伸量に上限を設けておき、載荷機構132が一定のストローク分だけ動いてパンタグラフ型機構110が所定量延伸された場合には、それ以上の荷重を負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはくさび手段4とストップホール3の孔端部との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂2の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とくさび手段4及びストップホール3の強度の関係、補修の対象とする構造自体の諸特性(板厚、冗長性、座屈強度など)を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、リンク機構の延伸量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の緩みを許容し経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とし、一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段4又は母材板1の座屈や塑性変形等を防止することができる。
Here, the stroke characteristic of the loading mechanism 132 is a characteristic that always follows the bolt mechanism 120 regardless of how much the bolt mechanism 120 rotates, that is, continuously applies a load F of a certain level or more, that is, loads the bolt mechanism 120 with a torque N2 of a certain level or more. If there is an upper limit on the amount of rotation of the bolt mechanism 120 and hence the extension amount of the link mechanism, and the loading mechanism 132 moves by a certain stroke and the pantograph type mechanism 110 is extended by a predetermined amount, Whether or not the characteristic is such that the load between the wedge means 4 and the hole end portion of the stop hole 3 is allowed to some extent at the time of excessive load action exceeding the predetermined upper limit. The size of the external load applied to the part, the length of the fatigue crack 2, the maximum wedge load generated when the external load is unloaded, the wedge means 4 and the strike Relationship of the intensity of Puhoru 3, properties of the structure itself as a target of repair (thickness, redundancy, suppositories, etc. column strength) while taking into consideration, it is preferable to select as appropriate.
In addition, when an upper limit is set for the amount of extension of the link mechanism, that is, when a certain degree of looseness is allowed and excessive loosening with time, and characteristics such as deviation or disengagement due to excessive loosening are set, a certain level or more To prevent the buckling or plastic deformation of the wedge means 4 or the base material plate 1 that can occur when the opening N is completely followed by the opening displacement. it can.
以上、第四実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール3の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板1に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ3で付与したくさび荷重Wでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and repair member according to the fourth embodiment suppresses the hole end portion stress fluctuation width of the stop hole 3 while the repair member has a simple configuration, and the crack recurrence from the hole end portion. And the function of automatically adjusting the rusting means 4 following the opening displacement of the hole due to an excessive load, the degree of load acting on the base plate 1 is unknown or This is particularly effective when an excessive load is expected and the wedge load W applied in step 3 is not expected to sufficiently suppress the stress fluctuation width at the hole end.
図8は本発明の第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図8(a)は正面図、図8(b)は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図8(b)においては一部を断面で表している。 FIG. 8 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 8 (a) is a front view and FIG. 8 (b) is a right side view. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted. Further, in order to make the structure easy to understand, a part of the structure is shown in FIG.
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段4は、ねじ機構200を有する。ねじ機構200は、ボルト雌ねじが形成された第1斜面部品210と、第1斜面部品210上に摺動可能に当接する第2斜面部品220と、第1斜面部品210のボルト雌ねじに螺入されるボルト230で構成されている。
第1斜面部品210は側面視略L字状であり、母材板1と平行に配置する平行部211とストップホール3に挿入するはめ込み部212から成る。ボルト雌ねじは平行部211に形成されている。はめ込み部212の第2斜面部品220との接触面は斜面となっている。
第2斜面部品220は四角形状であり、第1斜面部品210のはめ込み部212との接触面は斜面となっている。第2斜面部品220の斜面の傾斜角度は、第1斜面部品210の斜面の傾斜角度と同じであり両者は密接している。また、第1斜面部品210及び第2斜面部品220の斜面の角度は、45度よりも小さい。
第1斜面部品210に形成されたボルト雌ねじは第1斜面部品210の平行部211を貫通しており、ボルト230の軸部はボルト雌ねじよりも長い。従って、ボルト雌ねじに螺入されたボルト230の軸部は、第1斜面部品210の平行部211を貫通し、先端が第2斜面部品220に当接して第2斜面部品220をストップホール3に押し込むことができる。なお、本実施形態ではボルト230として六角穴付ボルトを用いているが、用いることができるボルトの種類は任意であり、六角穴付ボルトに限定されるものではない。
また、第2斜面部品220に当接するボルト230の先端に角があると第2斜面部品220に摺過傷や圧痕が生じやすくなったり、ボルト230が滑らかに回転できなかったりするため、図8(b)に示すように、ボルト230の先端は、適度な曲率を有する球面状又は楕円面状に仕上げられていることが好ましい。
In this embodiment, the wedge means 4 that is a repair member has a screw mechanism 200. The screw mechanism 200 is screwed into a first slope part 210 in which a bolt female thread is formed, a second slope part 220 slidably abutting on the first slope part 210, and a bolt female thread of the first slope part 210. It is comprised with the bolt 230 which is.
The first slope component 210 is substantially L-shaped in a side view, and includes a parallel part 211 arranged in parallel to the base material plate 1 and a fitting part 212 inserted into the stop hole 3. The bolt female thread is formed in the parallel part 211. The contact surface of the fitting portion 212 with the second slope component 220 is a slope.
The second slope part 220 has a quadrangular shape, and the contact surface of the first slope part 210 with the fitting portion 212 is a slope. The slope angle of the slope of the second slope part 220 is the same as the slope angle of the slope of the first slope part 210, and both are in close contact. The angle of the slopes of the first slope part 210 and the second slope part 220 is smaller than 45 degrees.
The bolt female screw formed on the first slope component 210 passes through the parallel portion 211 of the first slope component 210, and the shaft portion of the bolt 230 is longer than the bolt female screw. Accordingly, the shaft portion of the bolt 230 screwed into the female screw thread passes through the parallel portion 211 of the first slope component 210, and the tip abuts against the second slope component 220 to bring the second slope component 220 into the stop hole 3. Can be pushed in. In the present embodiment, a hexagon socket head cap screw is used as the bolt 230, but the type of bolt that can be used is arbitrary and is not limited to a hexagon socket head cap screw.
Further, if there is a corner at the tip of the bolt 230 that contacts the second slope part 220, the second slope part 220 is likely to be slid or damaged, and the bolt 230 cannot be smoothly rotated. As shown in (b), the tip of the bolt 230 is preferably finished in a spherical or elliptical shape having an appropriate curvature.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび荷重が可変のくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, the stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the first embodiment (step 1). The wedge means 4 having a variable wedge load is fitted into the hole 3 (step 2), and the wedge load is applied to the hole end of the stop hole 3 (step 3).
ステップ2では、第1斜面部品210及び第2斜面部品220をストップホール3にはめ込む。このとき、図8に示すように、第1斜面部品210が疲労亀裂2に対して略垂直に立設するようにストップホール3内に配置することが好ましい。 In step 2, the first slope part 210 and the second slope part 220 are fitted into the stop hole 3. At this time, as shown in FIG. 8, it is preferable that the first slope component 210 is disposed in the stop hole 3 so as to stand substantially perpendicular to the fatigue crack 2.
ステップ2の後、ボルト230に締め込む方向のトルクN1をかけて回転させると、第2斜面部品220が第1斜面部品210のボルト雌ねじから突出したボルト230の軸部先端に押され、第1斜面部品210と第2斜面部品220は互いに離れる方向に移動するが、両者の接触面は移動方向とは一定の(45度よりも小さい)角度を成す斜面となっているため、所謂斜面の原理により両者の接する斜面にはボルト軸力よりも大きい抗力が生じ、その反力としてくさび手段4と接するストップホール3の孔端部にはくさび荷重Wが付与される(ステップ3)。
これにより、ストップホール3の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合には、第2斜面部品220をボルト230で押してくさび手段4を延伸させることにより、くさび荷重を調節する(ステップ4)。
After step 2, when torque N1 in the tightening direction is applied to the bolt 230 and rotated, the second slope part 220 is pushed against the tip of the shaft of the bolt 230 protruding from the bolt internal thread of the first slope part 210, and the first The slope component 210 and the second slope component 220 move in directions away from each other, but the contact surfaces of the both are slopes that form a fixed angle (less than 45 degrees) with respect to the movement direction. As a result, a drag force larger than the bolt axial force is generated on the inclined surface where both are in contact, and a wedge load W is applied to the hole end portion of the stop hole 3 in contact with the wedge means 4 as a reaction force (step 3).
Thereby, the stress fluctuation width of the hole edge part of the stop hole 3 can be suppressed, and the crack recurrence from a hole edge part can be prevented.
When an excessive load acts on the base material plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 becomes large, the wedge load is obtained by pushing the second slope part 220 with the bolt 230 and extending the wedge means 4. Is adjusted (step 4).
ここで、くさび手段4が長期間にわたって安定的に機能するためには、ボルト230による支えがなくても、くさび荷重Wによって第2斜面部品220が滑り出さないことが好ましいが、この場合、斜面の傾斜角度αは下式(1)の条件を満たす必要がある。
[式1]
tanα<μ ・・・(1)
但し、μは第1斜面部品210と第2斜面部品220との間の最大静止摩擦係数であり、その値は両斜面部品の素材や斜面の加工、表面粗度等によって決まり、使用時に斜面を潤滑するか否かによっても変化する。
一般に、両斜面が金属面同士だと、潤滑なしの場合でμ=0.4程度、潤滑ありの場合でμ=0.1〜0.2程度と考えられるため、式(1)の条件は、潤滑なしの場合でtanα<1/2.5、潤滑ありの場合でtanα<1/10〜1/5程度となる。但し、金属面を非常に平滑に仕上げた場合には摩擦係数がかなり小さくなることもあるので、斜面の傾斜角度αの値は場合に応じて適宜設定することが好ましい。
Here, in order for the wedge means 4 to function stably over a long period of time, it is preferable that the second slope component 220 does not slide out due to the wedge load W even if there is no support by the bolt 230. Must satisfy the condition of the following formula (1).
[Formula 1]
tanα <μ (1)
However, μ is the maximum coefficient of static friction between the first slope part 210 and the second slope part 220, and its value is determined by the material of both slope parts, the processing of the slope, the surface roughness, etc. It also changes depending on whether or not lubrication is performed.
In general, when both slopes are metal surfaces, it is considered that μ = 0.4 when there is no lubrication and μ = 0.1 to 0.2 when there is lubrication. In the case of no lubrication, tan α <1 / 2.5, and in the case of lubrication, tan α <1/10 to 1/5. However, when the metal surface is finished very smooth, the friction coefficient may be considerably reduced. Therefore, it is preferable to appropriately set the slope angle α of the slope according to the case.
なお、第1斜面部品210及び第2斜面部品220のうちストップホール3の孔端部と接する部分は、ストップホール3の孔端部の形状と整合するように曲面状に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことで、第1斜面部品210及び第2斜面部品220がストップホール3の孔端部に密接し、くさび手段4がストップホール3からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第1斜面部品210のはめ込み部212を母材板1の両側からストップホール3の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段4には、ストップホール3からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板1に疲労亀裂2を開く方向の荷重が作用してストップホール3が荷重方向(図8の上下方向)に広がってくさび荷重Wがゼロとなり、くさび手段4とストップホール3との接触が緩んでも、くさび手段4がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、第一実施形態で説明したように、くさび手段4をストップホール3にはめ込む前に、くさび手段4の構成部品を十分な強度を有するワイヤー、チェーン又は磁石等を用いて母材板1等に係止しておくことは、構成部品の落下防止対策として有効である。
In addition, the part which touches the hole edge part of the stop hole 3 among the 1st slope part 210 and the 2nd slope part 220 should be processed into a curved surface shape so that it may match the shape of the hole edge part of the stop hole 3. preferable. By processing in this way, the first slope part 210 and the second slope part 220 are in close contact with the hole end portion of the stop hole 3, and the wedge means 4 is prevented from being displaced or dropped from the stop hole 3. it can.
Further, for example, the wedge means 4 may be displaced or dropped from the stop hole 3 such that the fitting portion 212 of the first slope component 210 is shaped so as to sandwich the hole ends of the stop hole 3 from both sides of the base plate 1. It is preferable to provide a drop-off preventing means for preventing. As a result, a load in the direction of opening the fatigue crack 2 acts on the base metal plate 1, the stop hole 3 spreads in the load direction (vertical direction in FIG. 8), the wedge load W becomes zero, and the wedge means 4 and the stop hole Even if the contact with 3 is loosened, it is possible to prevent the wedge means 4 from being displaced or dropped.
Further, as described in the first embodiment, before the wedge means 4 is fitted into the stop hole 3, the base material plate 1 or the like is formed by using a wire, chain, magnet, or the like having sufficient strength for the components of the wedge means 4. It is effective to prevent the component parts from falling.
以上、第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板1に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Wによってストップホール3の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and the repair member according to the fifth embodiment are capable of grasping the degree of load acting on the base material plate 1, and the degree of the load is the wedge load W applied in the present embodiment. This is particularly effective when it is predicted that the stress fluctuation width at the hole end of the stop hole 3 can be sufficiently suppressed.
図9は本発明の第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図9(a)は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図9(b)はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図9(c)は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 9 is a schematic view showing a fatigue crack repair method and a repair member according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 9A shows a state in which an excessive load is applied to the base material plate, and FIG. ) Shows a state in which the wedge means is extended following the deformation of the stop hole, and FIG. 9C shows a state in which the excessive load is unloaded. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構200を有するくさび手段4と自動調節手段5である。
自動調節手段5は、ボルト230にトルクを付与するトルク負荷部材241と、トルク負荷部材241に荷重を付与する載荷機構242とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材241を六角棒スパナ(レンチ)等のアームとし、載荷機構242を高強度ロープに吊り下げた重錘としている。トルク負荷部材241をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してボルト230にトルクを付与することができる。また、載荷機構242を重錘をもって構成することで、重力を利用してトルク負荷部材241に荷重を付与することができる。なお、トルク負荷部材241の一端には、ボルト230に係合する係合部241Aが設けられている。
The repair member in the present embodiment is a wedge means 4 having a screw mechanism 200 and an automatic adjustment means 5.
The automatic adjustment means 5 includes a torque load member 241 that applies torque to the bolt 230 and a loading mechanism 242 that applies a load to the torque load member 241.
In the present embodiment, the torque load member 241 is an arm such as a hexagon wrench (wrench), and the loading mechanism 242 is a weight suspended from a high-strength rope. By configuring the torque load member 241 with an arm, torque can be applied to the bolt 230 by utilizing the rotation of the arm and the lever principle. Further, by configuring the loading mechanism 242 with a weight, it is possible to apply a load to the torque load member 241 using gravity. An engagement portion 241A that engages with the bolt 230 is provided at one end of the torque load member 241.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第五実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、ボルト230に締め込む方向のトルクN1をかけて回転させて、第2斜面部品220をボルト230の先端で押すことにより、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, a stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the fifth embodiment (step 1). The wedge means 4 is fitted into the hole 3 (step 2), rotated by applying a torque N1 in the tightening direction to the bolt 230, and the second sloped part 220 is pushed by the tip of the bolt 230, so that the hole end of the stop hole 3 is obtained. A wedge load is applied to the part (step 3).
ステップ3の後、ボルト230にトルク負荷部材241の係合部241Aを係合させる。これにより、ボルト230とトルク負荷部材241が連結した状態となる。また、トルク負荷部材241の他端に載荷機構242を接続する。これによりトルク負荷部材241に荷重Fを作用し、第2斜面部品220が第1斜面部品210の上にせり上がる方向のトルクN2がボルト230に負荷される。
ここで、トルクN2はステップ3で付与するトルクN1(図8参照)よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Wが生じている状態においてはトルクN2によってボルト230が回転することはない大きさとする。
After step 3, the engagement portion 241A of the torque load member 241 is engaged with the bolt 230. Thereby, the bolt 230 and the torque load member 241 are connected. In addition, a loading mechanism 242 is connected to the other end of the torque load member 241. As a result, the load F is applied to the torque load member 241, and the torque N <b> 2 in the direction in which the second slope component 220 rises on the first slope component 210 is applied to the bolt 230.
Here, the torque N2 is much smaller than the torque N1 applied in step 3 (see FIG. 8), and the bolt 230 is not rotated by the torque N2 in a state where the wedge load W is not zero. .
母材板1に疲労亀裂2が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール3が荷重方向に大きく延伸し、ステップ3でストップホール3の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Wがゼロとなり、第1斜面部品210及び第2斜面部品220とストップホール3との間に僅かでも間隙が生じかけた場合(図9(a))には、予め負荷されているトルクN2によって直ちにボルト230が回転し、第1斜面部品210及び第2斜面部品220がストップホール3の孔端部に接触するまで第2斜面部品220が第1斜面部品210の上にせり上がる(図9(b))。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、過大荷重により延伸していたストップホール3の形状が元に戻ろうとするのに対し、ボルト230は回転せず、第2斜面部品220は第1斜面部品210の上にせり上がった図9(b)の状態のままである。従って、除荷時にはストップホール3の孔端部にくさび荷重W’が生じるが、第2斜面部品220は初期はめ込み時(図8の状態)よりも第1斜面部品210の上にせり上がっているため、くさび荷重W’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Wよりも大きくなっている(図9(c))。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ3でくさび手段4をはめ込んだ後に第1斜面部品210及び第2斜面部品220とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、トルク負荷部材241及び載荷機構242の作用により第2斜面部品220が第1斜面部品210の上にせり上がってくさび手段4とストップホール3との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与される。
従って、母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節し、くさび手段4の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材241が、ボルト230に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール3の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
An excessive load in the direction in which the fatigue crack 2 opens acts on the base metal plate 1 and the stop hole 3 extends greatly in the load direction, and the wedge load W applied to the hole end of the stop hole 3 in step 3 is increased. In the case where a slight gap is generated between the first slope part 210 and the second slope part 220 and the stop hole 3 (FIG. 9A), the bolt is immediately applied by the pre-loaded torque N2. 230 rotates, and the second slope part 220 rises on the first slope part 210 until the first slope part 210 and the second slope part 220 come into contact with the hole ends of the stop hole 3 (FIG. 9B). ).
When the excessive load is unloaded, the shape of the stop hole 3 extended by the excessive load tends to return to the original shape, whereas the bolt 230 does not rotate and the second slope part 220 is not rotated. Remains on the first slope part 210 as shown in FIG. 9B. Accordingly, a wedge load W ′ is generated at the hole end portion of the stop hole 3 at the time of unloading, but the second slope component 220 is raised above the first slope component 210 than at the time of initial fitting (state of FIG. 8). Therefore, the value of the wedge load W ′ is larger than the wedge load W before the excessive load is applied (FIG. 9C).
In this way, according to the present embodiment, a gap is generated between the first slope part 210 and the second slope part 220 and the hole end of the stop hole 3 after the wedge means 4 is fitted in step 3. Even if an excessive load acts on the base material plate 1, the second slope part 220 rises on the first slope part 210 due to the action of the torque load member 241 and the loading mechanism 242, and the wedge means 4 and the stop hole 3 When the contact is maintained and an excessive load of the same level is applied again after the excessive load is removed, an appropriate wedge load W ′ that does not cause loosening is automatically applied.
Accordingly, when an excessive load acts on the base plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 increases, the wedge means 4 is automatically adjusted to follow the opening displacement, and the wedge means 4 Since it can prevent loosening, there is no need to estimate the maximum load during operation and hold it under load, and after the overload unloading, an appropriate wedge load that is automatically adjusted according to the actual applied load To prevent cracks from recurring at the hole ends.
Note that the torque load member 241 preferably applies a substantially constant torque to the bolt 230. By making the torque substantially constant, it becomes easy to manage the wedge load applied to the hole end portion of the stop hole 3.
ここで、載荷機構242の押し出しストローク特性としては、ボルト230がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Fを負荷し続ける特性、すなわちボルト230には一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とするか、あるいはボルト230の回転量ひいては第2斜面部品220のせり上がり量に上限を設けておき、一定の長さだけせり上がった場合には、載荷機構242がそれ以上の荷重を負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはくさび手段4とストップホール3との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂2の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とくさび手段4及びストップホール3の強度の関係、補修の対象とする構造自体の諸特性(板厚、冗長性、座屈強度など)を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、第2斜面部品220のせり上がり量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の間隙(緩み)を許容し経時的な過度の間隙の広がり、過度の間隙の広がりに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とし、一切の間隙の広がりを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段4又は母材板1の座屈や塑性変形等を防止することができる。
Here, the pushing stroke characteristic of the loading mechanism 242 is the characteristic that the bolt 230 always follows and continues to apply a load F of a certain level or more, that is, the bolt 230 is loaded with a torque N2 of a certain level or more. The upper limit is set for the amount of rotation of the bolt 230 and hence the amount of rise of the second sloped part 220, and when the load rises for a certain length, the loading mechanism 242 applies a further load. Whether or not the characteristic is such that the gap between the wedge means 4 and the stop hole 3 is allowed to some extent at the time of an overload action that exceeds a predetermined upper limit. The relationship between the length of fatigue crack 2, the maximum wedge load generated when unloading the external load, the strength of wedge means 4 and stop hole 3, and the object of repair Characteristics of the structure itself (thickness, redundancy, suppositories, etc. column strength) while taking into consideration, it is preferable to select as appropriate.
In addition, when an upper limit is set for the amount of rising of the second slope component 220, that is, a certain amount of gap (loosening) is allowed, and excessive gap spread over time, displacement and disengagement due to excessive gap spread, etc. In the case of the characteristic to prevent, the wedge means 4 or the base material plate which can be generated when the torque N2 of a certain level or more is continuously applied and the gap is completely prevented from being expanded to completely follow the opening displacement. 1 buckling, plastic deformation and the like can be prevented.
以上、第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール3の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板1に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ3で付与したくさび荷重Wでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and repair member according to the sixth embodiment suppresses the hole end portion stress fluctuation width of the stop hole 3 while the repair member has a simple configuration, and the crack recurrence from the hole end portion. And the function of automatically adjusting the rusting means 4 following the opening displacement of the hole due to an excessive load, the degree of load acting on the base plate 1 is unknown or This is particularly effective when an excessive load is expected and the wedge load W applied in step 3 is not expected to sufficiently suppress the stress fluctuation width at the hole end.
図10は本発明の第七実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図10(a)は正面図、図10(b)は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図10(b)においては一部を断面で表している。 FIG. 10 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to a seventh embodiment of the present invention. FIG. 10 (a) is a front view and FIG. 10 (b) is a right side view. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted. Further, in order to make the structure easy to understand, a part of the structure is shown in FIG.
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段4として、熱膨張型くさび部材300を用いる。熱膨張型くさび部材300は、熱膨張後の寸法がストップホール3の孔部寸法よりも大きくなるように作製されている。 In the present embodiment, a thermal expansion type wedge member 300 is used as the wedge means 4 that is a repair member. The thermal expansion type wedge member 300 is manufactured such that the dimension after thermal expansion is larger than the hole size of the stop hole 3.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび荷重が可変のくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, the stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the first embodiment (step 1). The wedge means 4 having a variable wedge load is fitted into the hole 3 (step 2), and the wedge load is applied to the hole end of the stop hole 3 (step 3).
ステップ2では、液体窒素等により冷却して収縮させた状態の熱膨張型くさび部材300をストップホール3にはめ込む。このとき、図10に示すように、熱膨張型くさび部材300が疲労亀裂2に対して略垂直に立設するようにストップホール3内に配置することが好ましい。 In step 2, the thermal expansion type wedge member 300 that has been cooled and contracted by liquid nitrogen or the like is fitted into the stop hole 3. At this time, as shown in FIG. 10, it is preferable that the thermal expansion type wedge member 300 is disposed in the stop hole 3 so as to stand substantially perpendicular to the fatigue crack 2.
ステップ2の後、はめ込んだ熱膨張型くさび部材300を自然に又は強制的に常温に戻して熱膨張させると、ストップホール3の孔端部が熱膨張型くさび部材300に押され、ストップホール3の孔端部にくさび荷重Wが付与される(ステップ3)。
これにより、ストップホール3の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合には、より大きく膨張する熱膨張型くさび部材300に交換してくさび荷重を調節する(ステップ4)。
After step 2, when the fitted thermal expansion wedge member 300 is naturally or forcibly returned to room temperature and thermally expanded, the hole end of the stop hole 3 is pushed by the thermal expansion wedge member 300, and the stop hole 3 A wedge load W is applied to the end of the hole (step 3).
Thereby, the stress fluctuation width of the hole edge part of the stop hole 3 can be suppressed, and the crack recurrence from a hole edge part can be prevented.
When an excessive load is applied to the base material plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 is increased, the wedge load is adjusted by exchanging with a thermal expansion type wedge member 300 that expands more greatly (step) 4).
以上、第七実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板1に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Wによってストップホール3の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repair method and the repair member according to the seventh embodiment can grasp the degree of the load acting on the base material plate 1 and the degree of the load is the wedge load W applied in the present embodiment. This is particularly effective when it is predicted that the stress fluctuation width at the hole end of the stop hole 3 can be sufficiently suppressed.
図11は本発明の第八実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図11(a)は背面図、図11(b)は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図11(b)においては一部を断面で表している。 FIG. 11 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to an eighth embodiment of the present invention. FIG. 11A is a rear view, and FIG. 11B is a right side view. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted. Further, in order to facilitate understanding of the structure, a part of the structure is shown in FIG.
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段4は、ねじ機構400を有する。ねじ機構400は、一端にテーパ付き雌ねじを有した第1分割雌ねじ部品410と、一端にテーパ付き雌ねじを有した第2分割雌ねじ部品420と、先細のテーパボルト430で構成されている。
第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420とは、テーパ付き雌ねじが形成されている一端側が向かい合うようにストップホール3に配置される。二つのテーパ付き雌ねじが向かい合うことによって、テーパボルト430を挟み込む形となるテーパ付き雌ねじ部440が構成される。
なお、本実施形態ではテーパボルト430として六角穴付テーパボルトを用いているが、用いることができるテーパボルトの種類は任意であり、六角穴付テーパボルトに限定されるものではない。
In the present embodiment, the wedge means 4 that is a repair member has a screw mechanism 400. The screw mechanism 400 includes a first divided female screw component 410 having a tapered female screw at one end, a second divided female screw component 420 having a tapered female screw at one end, and a tapered taper bolt 430.
The first divided female screw component 410 and the second divided female screw component 420 are arranged in the stop hole 3 so that one end sides where the tapered female screws are formed face each other. The tapered female thread portion 440 is configured such that the tapered bolt 430 is sandwiched between the two tapered female threads facing each other.
In this embodiment, a hexagon socket taper bolt is used as the taper bolt 430, but the type of taper bolt that can be used is arbitrary, and is not limited to the hexagon socket taper bolt.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび荷重が可変のくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, the stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the first embodiment (step 1). The wedge means 4 having a variable wedge load is fitted into the hole 3 (step 2), and the wedge load is applied to the hole end of the stop hole 3 (step 3).
ステップ2では、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420を、テーパ付き雌ねじが形成されている一端側を向かい合わせにしてストップホール3にはめ込むことでテーパ付き雌ねじ部440を構成し、テーパ付き雌ねじ部440にテーパボルト430の軸部を嵌合する。このとき、図11に示すように、くさび手段4が疲労亀裂2に対して略垂直に立設するようにストップホール3内に配置することが好ましい。 In Step 2, the tapered female screw part 440 is configured by fitting the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 into the stop hole 3 with one end side where the tapered female screw is formed facing each other, The shaft portion of the taper bolt 430 is fitted to the tapered female screw portion 440. At this time, as shown in FIG. 11, it is preferable that the wedge means 4 is disposed in the stop hole 3 so as to stand substantially perpendicular to the fatigue crack 2.
ステップ2の後、テーパボルト430にテーパ付き雌ねじ部440に貫入する方向(締め込む方向)のトルクN1をかけて回転させると、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420はテーパボルト430に押されて互いに離れる方向に押し広げられて移動しようとするが、第1分割雌ねじ部品410の他端及び第2分割雌ねじ部品420の他端はストップホール3の孔端部と接しているため反力が生じ、ストップホール3の孔端部にはくさび荷重Wが付与される(ステップ3)。
これにより、ストップホール3の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合には、テーパボルト430を締め込んでくさび手段4を延伸させることにより、くさび荷重を調節する(ステップ4)。
After step 2, when the taper bolt 430 is rotated by applying torque N1 in a direction (tightening direction) to penetrate the tapered female screw portion 440, the first divided female screw component 410 and the second divided female screw component 420 are pressed against the tapered bolt 430. However, the other end of the first divided female screw component 410 and the other end of the second divided female screw component 420 are in contact with the hole end portion of the stop hole 3, so that the reaction force is exerted. And a wedge load W is applied to the hole end of the stop hole 3 (step 3).
Thereby, the stress fluctuation width of the hole edge part of the stop hole 3 can be suppressed, and the crack recurrence from a hole edge part can be prevented.
When an excessive load acts on the base material plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 increases, the wedge load is adjusted by tightening the taper bolt 430 and extending the wedge means 4 ( Step 4).
なお、第1分割雌ねじ部品410の他端及び第2分割雌ねじ部品420の他端のうちストップホール3の孔端部と接する部分は、ストップホール3の孔端部の形状と整合するように曲面状に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことで第1分割雌ねじ部品410及び第2分割雌ねじ部品420がストップホール3の孔端部に密接し、くさび手段4がストップホール3からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第1分割雌ねじ部品410の他端及び第2分割雌ねじ部品420の他端を母材板1の両側からストップホール3の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段4には、ストップホール3からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板1に疲労亀裂2を開く方向の荷重が作用してストップホール3が荷重方向(図11の上下方向)に広がってくさび荷重Wがゼロとなり、ねじ機構400とストップホール3との接触が緩んでも、くさび手段4がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、第一実施形態で説明したように、くさび手段4をストップホール3にはめ込む前に、くさび手段4の構成部品を十分な強度を有するワイヤー、チェーン又は磁石等を用いて母材板1又は最大構成部品に係止しておくことは、構成部品の落下防止対策として有効である。
A portion of the other end of the first divided female screw part 410 and the other end of the second divided female screw part 420 that is in contact with the hole end of the stop hole 3 is curved so as to match the shape of the hole end of the stop hole 3. Preferably, it is processed into a shape. By processing in this way, the first divided female screw component 410 and the second divided female screw component 420 are brought into close contact with the hole end portion of the stop hole 3, and the wedge means 4 is displaced or dropped from the stop hole 3. Can be prevented.
Further, for example, the wedge means 4 has a shape in which the other end of the first divided female screw part 410 and the other end of the second divided female screw part 420 are sandwiched between the hole ends of the stop hole 3 from both sides of the base plate 1. In addition, it is preferable to provide a drop-off preventing means for preventing displacement and drop-off from the stop hole 3. As a result, a load in the direction of opening the fatigue crack 2 acts on the base material plate 1, the stop hole 3 spreads in the load direction (vertical direction in FIG. 11), and the wedge load W becomes zero. Even if the contact with 3 is loosened, it is possible to prevent the wedge means 4 from being displaced or dropped.
In addition, as described in the first embodiment, before the wedge means 4 is fitted into the stop hole 3, the base plate 1 or the components of the wedge means 4 can be formed using wires, chains, magnets or the like having sufficient strength. Locking to the largest component is effective as a measure to prevent the component from falling.
以上、第八実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板1に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Wによってストップホール3の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repairing method and the repair member according to the eighth embodiment can grasp the degree of load acting on the base material plate 1 and the degree of the load is the wedge load W applied in the present embodiment. This is particularly effective when it is predicted that the stress fluctuation width at the hole end of the stop hole 3 can be sufficiently suppressed.
図12は本発明の第九実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図12(a)は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図12(b)はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図12(c)は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。 FIG. 12 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. 12 (a) shows a state in which an excessive load is applied to the base material plate, and FIG. ) Shows a state in which the wedge means is extended following the deformation of the stop hole, and FIG. 12 (c) shows a state in which the excessive load is unloaded. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構400を有するくさび手段4と自動調節手段5である。
自動調節手段5は、テーパボルト430にトルクを付与するトルク負荷部材451と、トルク負荷部材451に荷重を付与する載荷機構452とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材451を六角棒スパナ(レンチ)等のアームとし、載荷機構452を高強度ロープに吊り下げた重錘としている。トルク負荷部材451をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してテーパボルト430にトルクを付与することができる。また、載荷機構452を重錘をもって構成することで、重力を利用してトルク負荷部材451に荷重を付与することができる。なお、トルク負荷部材451の一端には、テーパボルト430に係合する係合部451Aが設けられている。
The repair members in this embodiment are a wedge means 4 and an automatic adjustment means 5 having a screw mechanism 400.
The automatic adjustment means 5 includes a torque load member 451 that applies torque to the taper bolt 430 and a loading mechanism 452 that applies a load to the torque load member 451.
In the present embodiment, the torque load member 451 is an arm such as a hexagon wrench (wrench), and the loading mechanism 452 is a weight suspended from a high-strength rope. By configuring the torque load member 451 with an arm, torque can be applied to the taper bolt 430 by utilizing the rotation of the arm and the lever principle. Further, by configuring the loading mechanism 452 with a weight, it is possible to apply a load to the torque load member 451 using gravity. An engagement portion 451A that engages with the taper bolt 430 is provided at one end of the torque load member 451.
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第八実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板1に生じた疲労亀裂2の先端部にストップホール3を設け(ステップ1)、ストップホール3にくさび手段4をはめ込み(ステップ2)、テーパボルト430に締め込む方向のトルクN1をかけて回転させて、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔を押し広げることにより、ストップホール3の孔端部にくさび荷重を付与する(ステップ3)。 In the fatigue crack repair method according to the present embodiment, the stop hole 3 is provided at the tip of the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 in the same manner as the fatigue crack repair method according to the eighth embodiment (step 1). By fitting the wedge means 4 into the hole 3 (step 2) and rotating the taper bolt 430 by applying a torque N1 in the tightening direction, the gap between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 is increased. Then, a wedge load is applied to the hole end portion of the stop hole 3 (step 3).
ステップ3の後、テーパボルト430にトルク負荷部材451の係合部451Aを係合させる。これにより、テーパボルト430とトルク負荷部材451が連結した状態となる。また、トルク負荷部材451の他端に載荷機構452を接続する。これによりトルク負荷部材451に荷重Fを作用させ、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔を押し広げる方向のトルクN2がテーパボルト430に負荷される。
ここで、トルクN2はステップ3で付与するトルクN1(図11参照)よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Wが生じている状態においてはトルクN2によってテーパボルト430が回転することはない大きさとする。
After step 3, the engagement portion 451A of the torque load member 451 is engaged with the taper bolt 430. Thereby, the taper bolt 430 and the torque load member 451 are connected. Further, a loading mechanism 452 is connected to the other end of the torque load member 451. As a result, the load F is applied to the torque load member 451, and the torque N <b> 2 is applied to the taper bolt 430 in a direction that widens the distance between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420.
Here, the torque N2 is much smaller than the torque N1 applied in step 3 (see FIG. 11), and the taper bolt 430 does not rotate by the torque N2 in a state where the wedge load W is not zero. .
母材板1に疲労亀裂2が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール3が荷重方向に大きく延伸し、ステップ3でストップホール3の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Wがゼロとなり、第1分割雌ねじ部品410及び第2分割雌ねじ部品420とストップホール3の孔端部との間に僅かでも間隙が生じかけた場合(図12(a))には、予め負荷されているトルクN2によって直ちにテーパボルト430が回転し、第1分割雌ねじ部品410の他端及び第2分割雌ねじ部品420の他端がストップホール3の孔端部に接触するまで第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔が押し広げられる(図12(b))。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、過大荷重により延伸していたストップホール3の形状が元に戻ろうとするのに対し、テーパボルト430は回転せず、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔は押し広げられた図12(b)の状態のままである。従って、除荷時にはストップホール3の孔端部にくさび荷重W’が生じるが、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔は初期はめ込み時(図11の状態)よりも広がっているため、くさび荷重W’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Wよりも大きくなっている(図12(c))。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ3でくさび手段4をはめ込んだ後に第1分割雌ねじ部品410及び第2分割雌ねじ部品420とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、トルク負荷部材451及び載荷機構452の作用により第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔が押し広げられてくさび手段4とストップホール3の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与される。
従って、母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節し、くさび手段4の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材451が、テーパボルト430に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール3の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
An excessive load in the direction in which the fatigue crack 2 opens acts on the base metal plate 1 and the stop hole 3 extends greatly in the load direction, and the wedge load W applied to the hole end of the stop hole 3 in step 3 is increased. In the case where a slight gap is generated between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 and the hole end portion of the stop hole 3 (FIG. 12A), it is preloaded. The taper bolt 430 is immediately rotated by the torque N2, and the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 and the other end of the second divided female screw part 420 come into contact with the hole end of the stop hole 3 and The space | interval with the 2 division | segmentation internal thread component 420 is pushed wide (FIG.12 (b)).
When the excessive load is unloaded, the shape of the stop hole 3 extended by the excessive load tends to return to the original shape, whereas the taper bolt 430 does not rotate and the first divided female screw part The distance between 410 and the second divided female screw part 420 remains as shown in FIG. Accordingly, a wedge load W ′ is generated at the hole end portion of the stop hole 3 at the time of unloading, but the interval between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 is wider than that at the time of initial fitting (state of FIG. 11). Therefore, the value of the wedge load W ′ is larger than the wedge load W before the excessive load is applied (FIG. 12C).
In this way, according to the present embodiment, after the wedge means 4 is fitted in step 3, a gap is generated between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 and the hole end of the stop hole 3. Even if such an excessive load acts on the base material plate 1, the wedge load 4 is generated by the action of the torque load member 451 and the loading mechanism 452 and the distance between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 is expanded. When the contact with the hole end of the stop hole 3 is maintained and an excessive load of the same level is applied again after unloading the excessive load, an appropriate wedge load W ′ that does not cause loosening is automatically applied. Is done.
Accordingly, when an excessive load acts on the base plate 1 and the opening displacement of the hole portion of the stop hole 3 increases, the wedge means 4 is automatically adjusted to follow the opening displacement, and the wedge means 4 Since it can prevent loosening, there is no need to estimate the maximum load during operation and hold it under load, and after the overload unloading, an appropriate wedge load that is automatically adjusted according to the actual applied load To prevent cracks from recurring at the hole ends.
Note that the torque load member 451 preferably applies a substantially constant torque to the taper bolt 430. By making the torque substantially constant, it becomes easy to manage the wedge load applied to the hole end portion of the stop hole 3.
ここで、載荷機構452の押し出しストローク特性としては、テーパボルト430がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Fを負荷し続ける特性、すなわちテーパボルト430には一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とするか、あるいはテーパボルト430の回転量ひいては第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔が押し広げられる量に上限を設けておき、一定の長さだけ押し広げられた場合には、載荷機構452がそれ以上の荷重を負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはくさび手段4とストップホール3の孔端部との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂2の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とくさび手段4及びストップホール3の強度の関係、補修の対象とする構造自体の諸特性(板厚、冗長性、座屈強度など)を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、第1分割雌ねじ部品410と第2分割雌ねじ部品420との間隔が押し広げられる量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の間隙(緩み)を許容し経時的な過度の間隙の広がり、過度の間隙の広がりに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクN2を負荷し続ける特性とし、一切の間隙の広がりを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段4又は母材板1の座屈や塑性変形等を防止することができる。
Here, the pushing stroke characteristic of the loading mechanism 452 is a characteristic in which the taper bolt 430 always follows and continues to apply a load F of a certain level or more, that is, the taper bolt 430 is loaded with a torque N2 of a certain level or more. The upper limit is set for the amount of rotation of the taper bolt 430 and the distance between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 to be expanded, and the taper bolt 430 is expanded by a certain length. In such a case, the load mechanism 452 does not load any more load, that is, the gap between the wedge means 4 and the hole end of the stop hole 3 is set to some extent when an excessive load is applied that exceeds a predetermined upper limit. Whether it is acceptable characteristics is the maximum external load applied to the part, the length of the fatigue crack 2, and the maximum that occurs when the external load is unloaded. Relationship of the intensity of rust load and wedge means 4 and the stop hole 3, properties of the structure itself as a target of repair (thickness, redundancy, suppositories, etc. column strength) while taking into consideration, it is preferable to select as appropriate.
In addition, when an upper limit is set for the amount by which the distance between the first divided female screw part 410 and the second divided female screw part 420 is pushed and widened, that is, a certain amount of gap (loosening) is allowed, and an excessive gap spread over time. In the case of a characteristic that prevents displacement or disconnection due to an excessive gap expansion, the characteristic is to continue to apply a torque N2 of a certain level or more, to prevent any gap expansion and to follow the opening displacement completely. It is possible to prevent the wedge means 4 or the base material plate 1 from being buckled or plastically deformed.
以上、第九実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール3の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段4を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板1に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ3で付与したくさび荷重Wでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。 As described above, the fatigue crack repair method and the repair member according to the ninth embodiment suppress the hole end portion stress fluctuation width of the stop hole 3 while the repair member has a simple configuration, and the crack recurrence from the hole end portion. And the function of automatically adjusting the rusting means 4 following the opening displacement of the hole due to an excessive load, the degree of load acting on the base plate 1 is unknown or This is particularly effective when an excessive load is expected and the wedge load W applied in step 3 is not expected to sufficiently suppress the stress fluctuation width at the hole end.
図13は自動調節手段の他の例を示す概要図であり、図13(a)は正面図、図13(b)は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図13(b)においては一部を断面で表している。
本例では、第六実施形態の補修用部材(図9参照)において、ボルト230にトルクN1を生じせしめるトルク負荷部材を、アームを用いて構成されたトルク負荷部材241に代えて、プーリーを用いて構成されたトルク負荷部材541としている。すなわち、本例における自動調節手段5は、ボルト230にトルクを付与するトルク負荷部材541と、トルク負荷部材541に荷重を付与する載荷機構542とで構成されている。なお、トルク負荷部材541の一端には、ボルト230に係合する係合部541Aが設けられている。
トルク負荷部材541にはワイヤーの一端が固定され、ワイヤーの他端には載荷機構542としての重錘が吊るされている。本例は、トルク負荷部材541がプーリーで構成されている点において第六実施形態と差異があるが、本例においても、ステップ3でくさび手段4をはめ込んだ後に第1斜面部品210及び第2斜面部品220とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、トルク負荷部材541及び載荷機構542の作用により第2斜面部品220が第1斜面部品210の上にせり上がってねじ機構200とストップホール3の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与されるという原理は、第六実施形態の場合と全く同じである。
なお、プーリーにはワイヤーを何周か巻き付けておくことが好ましい。ワイヤーを何周か巻き付けておくことにより、ボルト230の回転角度が大きくなってもボルト230に作用するトルクが失われることがない。他方、ボルト230の回転角度が360度を超えないと予め分かっている場合には、プーリー及びワイヤーの代わりに歯車及びチェーンを用いてもよい。
FIG. 13 is a schematic diagram showing another example of the automatic adjustment means, FIG. 13 (a) is a front view, and FIG. 13 (b) is a right side view. For easy understanding of the structure, a part of the structure is shown in FIG.
In this example, in the repair member of the sixth embodiment (see FIG. 9), the torque load member that generates the torque N1 in the bolt 230 is replaced with a torque load member 241 configured using an arm, and a pulley is used. The torque load member 541 is configured as described above. That is, the automatic adjustment means 5 in this example includes a torque load member 541 that applies torque to the bolt 230 and a loading mechanism 542 that applies a load to the torque load member 541. An engagement portion 541A that engages with the bolt 230 is provided at one end of the torque load member 541.
One end of a wire is fixed to the torque load member 541, and a weight as a loading mechanism 542 is suspended from the other end of the wire. This example is different from the sixth embodiment in that the torque load member 541 is configured by a pulley, but also in this example, after the wedge means 4 is fitted in Step 3, the first slope part 210 and the second Even if an excessive load that causes a gap between the slope part 220 and the hole end portion of the stop hole 3 is applied to the base material plate 1, the second slope part 220 is moved by the action of the torque load member 541 and the loading mechanism 542. The screw mechanism 200 and the end of the hole 3 of the stop hole 3 are kept in contact with the first slope component 210 and are loosened even when the same excessive load is applied again after the excessive load is removed. The principle that the appropriate wedge load W ′ is applied automatically is the same as in the sixth embodiment.
In addition, it is preferable to wind a wire around the pulley several times. By winding the wire several times, the torque acting on the bolt 230 is not lost even if the rotation angle of the bolt 230 increases. On the other hand, if it is known in advance that the rotation angle of the bolt 230 does not exceed 360 degrees, a gear and a chain may be used instead of the pulley and the wire.
トルク負荷部材がアームで構成されている場合は、アームの角度によってボルト等に作用するトルクが変化する場合があるが、本例のようにトルク負荷部材がプーリー(滑車)で構成されている場合は、常に一定のトルクをボルト等にかけることができる。ボルト等に付与されるトルクが常に一定であれば、くさび荷重の管理が容易となる。 When the torque load member is composed of an arm, the torque acting on the bolt or the like may change depending on the angle of the arm, but when the torque load member is composed of a pulley (pulley) as in this example Can always apply a constant torque to a bolt or the like. If the torque applied to the bolt or the like is always constant, the wedge load can be easily managed.
トルク負荷部材541(プーリー)の外周には、目盛り543が設けられている。この目盛り543を適切な方法によって読み取ることにより、トルク負荷部材541の回転角度、即ちボルト230の回転角度を容易に把握できる。いま、ボルト230のピッチをp(mm)、ボルト230の回転角度をΔθ(deg)、第1斜面部品210及び第2斜面部品220の斜面の傾斜角度をα(deg)、くさび手段4の上下方向長さの増分(=ストップホール3の開口増分)をΔL(mm)とすると、下式(2)の関係が成り立つ。
[式2]
ΔL=p×(Δθ/360)×tanα ・・・(2)
よって、トルク負荷部材541の目盛り543からボルト230の回転角度Δθを読み取ることにより、ストップホール3の開口増分ΔLを容易に推定することが可能となり、母材板1に作用した荷重の推定や、ストップホール3からの再発亀裂の有無の判定等において有用な情報を取得することができる。
なお、本例では、プーリーで構成されたトルク負荷部材を第六実施形態に適用した場合を説明したが、同様に第四実施形態及び第九実施形態に適用することもできる。すなわち、第四実施形態又は第九実施形態のトルク負荷部材を、アームの代わりにプーリーで構成することができる。
A scale 543 is provided on the outer periphery of the torque load member 541 (pulley). By reading the scale 543 by an appropriate method, the rotation angle of the torque load member 541, that is, the rotation angle of the bolt 230 can be easily grasped. Now, the pitch of the bolt 230 is p (mm), the rotation angle of the bolt 230 is Δθ (deg), the inclination angles of the slopes of the first slope part 210 and the second slope part 220 are α (deg), and the upper and lower sides of the wedge means 4 When the increment in the direction length (= the opening increment of the stop hole 3) is ΔL (mm), the relationship of the following expression (2) is established.
[Formula 2]
ΔL = p × (Δθ / 360) × tan α (2)
Therefore, by reading the rotation angle Δθ of the bolt 230 from the scale 543 of the torque load member 541, the opening increment ΔL of the stop hole 3 can be easily estimated, and the load acting on the base material plate 1 can be estimated, Information useful for determining the presence or absence of recurrent cracks from the stop hole 3 can be acquired.
In addition, although the case where the torque load member comprised with the pulley was applied to 6th embodiment was demonstrated in this example, it can be similarly applied to 4th embodiment and 9th embodiment. That is, the torque load member of the fourth embodiment or the ninth embodiment can be configured by a pulley instead of an arm.
図14は自動調節手段のさらに他の例を示す概要図であり、図14(a)は正面図、図14(b)は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図14(b)においては一部を断面で表している。
本例では、第六実施形態の補修用部材(図9参照)において、自動調節手段5を、アーム及び重錘に代えて、渦巻きばね641を用いて構成している。
渦巻きばね641の一端には、ボルト230に係合する係合部641Aが設けられている。渦巻きばね641の一端は係合部641Aによってボルト230の頭部に固定されており、他端は調節具642を介して第1斜面部品210の平行部211に固定されている。調節具642は、渦巻きばね641の巻き締め具合を調節するためのものである。調節具642によって渦巻きばね641の巻き締め具合を調節することにより、ボルト230の頭部に適切なトルクN1を作用させることができる。
本例は、自動調節手段5が渦巻きばね641を用いて構成されている点において第六実施形態と差異があるが、ステップ3でくさび手段4をはめ込んだ後に第1斜面部品210及び第2斜面部品220とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、自動調節手段5の作用により第2斜面部品220が第1斜面部品210の上にせり上がってくさび手段4とストップホール3との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与されるという原理は、第六実施形態の場合と全く同じである。
14A and 14B are schematic views showing still another example of the automatic adjustment means. FIG. 14A is a front view and FIG. 14B is a right side view. For easy understanding of the structure, a part of the structure is shown in FIG.
In this example, in the repair member of the sixth embodiment (see FIG. 9), the automatic adjustment means 5 is configured using a spiral spring 641 instead of the arm and the weight.
One end of the spiral spring 641 is provided with an engaging portion 641A that engages with the bolt 230. One end of the spiral spring 641 is fixed to the head of the bolt 230 by the engaging portion 641A, and the other end is fixed to the parallel portion 211 of the first slope component 210 via the adjustment tool 642. The adjustment tool 642 is for adjusting the degree of winding of the spiral spring 641. By adjusting the tightening degree of the spiral spring 641 by the adjusting tool 642, an appropriate torque N1 can be applied to the head of the bolt 230.
This example is different from the sixth embodiment in that the automatic adjustment means 5 is configured by using the spiral spring 641, but the first slope part 210 and the second slope after the wedge means 4 is fitted in Step 3. Even if an excessive load that causes a gap between the part 220 and the hole end of the stop hole 3 is applied to the base material plate 1, the second slope part 220 is moved to the first slope part 210 by the action of the automatic adjustment means 5. Appropriate wedge load W ′ that does not cause loosening even when the excessive load of the same level is applied again after the excessive load is removed after the contact between the wedge means 4 and the stop hole 3 is maintained. Is the same as in the sixth embodiment.
本例によれば、自動調節手段5に重錘を用いる必要がなく、渦巻きばね641が弛緩して広がるスペースさえ確保できればよいため、重錘を用いた自動調節手段5の設置スペースよりも小さいスペースであっても設置することができる。また、重錘の落下防止対策等が不要となる。
また、渦巻きばね641の長さを適切に選定することにより、ボルト230の回転角度が大きくなってもボルト230に作用するトルクが失われないように設定することができる。
なお、本例では、渦巻きばねを用いた自動調節手段を第六実施形態に適用した場合を説明したが、同様に第四実施形態及び第九実施形態に適用することもできる。すなわち、第四実施形態又は第九実施形態の自動調節手段を、アーム及び重錘の代わりに渦巻きばねを用いて構成することができる。
According to this example, it is not necessary to use a weight for the automatic adjustment means 5, and it is sufficient to secure a space where the spiral spring 641 relaxes and spreads. Therefore, a space smaller than the installation space of the automatic adjustment means 5 using the weight. Even can be installed. In addition, measures to prevent the weight from falling are not required.
Further, by appropriately selecting the length of the spiral spring 641, it is possible to set the torque acting on the bolt 230 not to be lost even if the rotation angle of the bolt 230 is increased.
In addition, although the example which applied the automatic adjustment means using a spiral spring to 6th embodiment was demonstrated in this example, it can be similarly applied to 4th embodiment and 9th embodiment. That is, the automatic adjustment means of the fourth embodiment or the ninth embodiment can be configured using a spiral spring instead of the arm and the weight.
図15は自動調節手段のさらに他の例を示す概要図であり、図15(a)は正面図、図15(b)は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図15(b)においては一部を断面で表している。
本例では、第六実施形態の補修用部材(図9参照)において、自動調節手段5を、アーム及び重錘に代えて、コイルばね741を用いて構成している。
コイルばね741は、ボルト230と第2斜面部品220との間に位置する。コイルばね741の一端はボルト230の先端に接し、他端は第2斜面部品220の側面に接する。
くさび手段4をストップホール3にはめ込んだ後、ボルト230に締め込む方向のトルクをかけて回転させ、コイルばね741の縮み具合を調節することにより、第2斜面部品220の側面に適切な押圧力P1を作用させることができ、これによりストップホール3の孔端部にはくさび荷重が付与される。
本例は、自動調節手段5がコイルばね741を用いて構成されている点において第六実施形態と差異があるが、ステップ3でくさび手段4をはめ込んだ後に第1斜面部品210及び第2斜面部品220とストップホール3の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板1に作用したとしても、自動調節手段5の作用により第2斜面部品220が第1斜面部品210の上にせり上がってねじ機構200とストップホール3との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重W’が自動的に付与されるという原理は、第六実施形態の場合と全く同じである。
なお、コイルばね741に代えて、皿ばね又はゴム等、圧縮時に弾性力を蓄えることができる部材を用いることもできる。また、二つの強力な磁石を、互いに反発しあう同極(N極とN極、S極とS極)を向かい合わせに近接して並べ、磁力による反発力をコイルばね741の弾性力の代わりとして用いることもできる。
FIGS. 15A and 15B are schematic views showing still another example of the automatic adjusting means. FIG. 15A is a front view and FIG. 15B is a right side view. For easy understanding of the structure, a part of the structure is shown in FIG.
In this example, in the repair member of the sixth embodiment (see FIG. 9), the automatic adjustment means 5 is configured using a coil spring 741 instead of the arm and the weight.
The coil spring 741 is located between the bolt 230 and the second slope part 220. One end of the coil spring 741 is in contact with the tip of the bolt 230, and the other end is in contact with the side surface of the second slope component 220.
After the wedge means 4 is fitted into the stop hole 3, it is rotated by applying a torque in the direction of tightening the bolt 230, and by adjusting the contraction of the coil spring 741, an appropriate pressing force is applied to the side surface of the second slope component 220. P1 can be applied, whereby a wedge load is applied to the hole end of the stop hole 3.
This example is different from the sixth embodiment in that the automatic adjustment means 5 is configured by using the coil spring 741, but after the wedge means 4 is fitted in Step 3, the first slope part 210 and the second slope surface are provided. Even if an excessive load that causes a gap between the part 220 and the hole end of the stop hole 3 is applied to the base material plate 1, the second slope part 220 is moved to the first slope part 210 by the action of the automatic adjustment means 5. When the contact between the screw mechanism 200 and the stop hole 3 is maintained, and an excessive load of the same level is applied again after the unloading of the excessive load, an appropriate wedge load W ′ that does not cause loosening is provided. Is the same as in the sixth embodiment.
In addition, it can replace with the coil spring 741 and can also use the member which can accumulate | store elastic force at the time of compression, such as a disk spring or rubber | gum. In addition, two powerful magnets having the same polarity (N pole and N pole, S pole and S pole) repelling each other are arranged in close proximity to each other, and the repulsive force due to the magnetic force is substituted for the elastic force of the coil spring 741. Can also be used.
本例によれば、くさび手段4の外形寸法よりも内側に自動調節手段5(コイルばね741)を収めることができるため、比較的狭隘な構造箇所であっても、くさび手段4及び自動調節手段5を設置することができる。
また、コイルばね741の長さを適切に選定することにより、第2斜面部品220の移動量が大きくなっても押圧力P1が失われないように設定することができる。
According to this example, since the automatic adjustment means 5 (coil spring 741) can be accommodated inside the outer dimension of the wedge means 4, the wedge means 4 and the automatic adjustment means even in a relatively narrow structure portion. 5 can be installed.
Further, by appropriately selecting the length of the coil spring 741, the pressing force P1 can be set so as not to be lost even when the movement amount of the second slope component 220 is increased.
図16は脱落防止手段の例を示す概要図であり、図16(a)は正面図、図16(b)は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図16(b)においては一部を断面で表している。
本例では、第五実施形態の補修用部材(図8参照)において、くさび手段4には、脱落防止手段が設けられている。
脱落防止手段は、第1斜面部品210の底面から突出した一対の鍔状部250と、第1斜面部品210と第2斜面部品220とを連結する連結材260とを備える。
鍔状部250は、一方の鍔状部250Aと他方の鍔状部250Bとを有する。一方の鍔状部250Aと他方の鍔状部250Bとの間には、母材板1の厚みよりもやや大きい空間が設けられている。一方の鍔状部250Aを母材板1の裏側に配置し、他方の鍔状部250Bを母材板1の表側に配置し、一方の鍔状部250Aと他方の鍔状部250Bとの間の空間に母材板1を位置させることで、一方の鍔状部250Aと他方の鍔状部250Bによって母材板1(ストップホール3の孔端部)を両側から挟みこむことができる。また、他方の鍔状部250Bには固定用ボルト250Cが螺入するボルト雌ねじが形成されている。このボルト雌ねじは他方の鍔状部250Bを貫通しており、固定用ボルト250Cの軸部はボルト雌ねじよりも長い。図16(b)に示すように、固定用ボルト250Cをボルト雌ねじに螺入して先端を母材板1に当接させることにより、第1斜面部品210を母材板1にしっかりと固定することができる。
連結材260は、例えばワイヤー又はチェーン等である。第1斜面部品210及び第2斜面部品220のそれぞれに設けた貫通穴に1本の連結材260を通した後、連結材260の一端側と他端側を繋ぐことによって、連結材260を環状としている。なお、連結材260の一端を第1斜面部品210に固定し、他端を第2斜面部品220に固定することによって、第1斜面部品210と第2斜面部品220を連結することもできる。
鍔状部250によって母材1に固定された第1斜面部品210に第2斜面部品220を連結材260で連結することで、第2斜面部品220がストップホール3から脱落することを防止できる。
FIG. 16 is a schematic diagram showing an example of the drop-off preventing means, FIG. 16 (a) is a front view, and FIG. 16 (b) is a right side view. In order to make the structure easy to understand, a part of the structure is shown in FIG.
In this example, in the repair member (see FIG. 8) of the fifth embodiment, the wedge means 4 is provided with drop-off prevention means.
The drop-off preventing means includes a pair of hooks 250 protruding from the bottom surface of the first slope component 210 and a connecting member 260 that connects the first slope component 210 and the second slope component 220.
The hook-shaped portion 250 has one hook-shaped portion 250A and the other hook-shaped portion 250B. A space slightly larger than the thickness of the base material plate 1 is provided between the one hook-shaped portion 250A and the other hook-shaped portion 250B. One hook-shaped portion 250A is disposed on the back side of the base material plate 1, the other hook-shaped portion 250B is disposed on the front side of the base material plate 1, and between the one hook-shaped portion 250A and the other hook-shaped portion 250B. By positioning the base material plate 1 in this space, the base material plate 1 (hole end portion of the stop hole 3) can be sandwiched from both sides by one hook-like portion 250A and the other hook-like portion 250B. In addition, a bolt female thread into which the fixing bolt 250C is screwed is formed on the other hook-shaped portion 250B. This bolt female thread penetrates the other flange-shaped part 250B, and the shaft part of the fixing bolt 250C is longer than the bolt female thread. As shown in FIG. 16 (b), the first slope component 210 is firmly fixed to the base material plate 1 by screwing the fixing bolt 250 </ b> C into the bolt female screw and bringing the tip into contact with the base material plate 1. be able to.
The connecting material 260 is, for example, a wire or a chain. After passing one connecting material 260 through the through holes provided in each of the first slope component 210 and the second slope component 220, one end side and the other end side of the connecting material 260 are connected to make the connecting material 260 annular. It is said. In addition, the 1st slope component 210 and the 2nd slope component 220 can also be connected by fixing one end of the connection material 260 to the 1st slope component 210, and fixing the other end to the 2nd slope component 220.
By connecting the second slope component 220 to the first slope component 210 fixed to the base material 1 by the hook-shaped portion 250 with the connecting material 260, the second slope component 220 can be prevented from falling off the stop hole 3.
図17は脱落防止手段の他の例を示す概要図であり、図17(a)は背面図、図17(b)は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図17(b)においては一部を断面で表している。
本例では、第八実施形態の補修用部材(図11参照)において、くさび手段4には、脱落防止手段が設けられている。
脱落防止手段は、第1分割雌ねじ部品410の他端の両側から突出した一対の第1の鍔状部450と、第2分割雌ねじ部品420の他端の両側から突出した一対の第2の鍔状部460とを備える。
第1の鍔状部450は、一方の突出部450Aと他方の突出部450Bとを有する。また、第2の鍔状部460は、一方の突出部460Aと他方の突出部460Bとを有する。一方の突出部450A、460Aと他方の突出部450B、460Bとの間には、それぞれ母材板1の厚みよりもやや大きい空間が設けられている。一方の突出部450A、460Aを母材板1の裏側に配置し、他方の突出部450B、460Bを母材板1の表側に配置し、一方の突出部450A、460Aと他方の突出部450B、460Bとの間の空間に母材板1を位置させることで、第1の鍔状部450及び第2の鍔状部460によって母材板1(ストップホール3の孔端部)を両側から挟みこむことができる。
なお、脱落防止手段は、第1分割雌ねじ部品410又は第2分割雌ねじ部品420と一体的に製作されていてもよいし、樹脂等を用いて製作して第1分割雌ねじ部品410の他端及び第2分割雌ねじ部品420の他端に貼り付けてもよい。
FIG. 17 is a schematic diagram showing another example of the drop-off preventing means, FIG. 17 (a) is a rear view, and FIG. 17 (b) is a right side view. For easy understanding of the structure, a part of the structure is shown in FIG.
In this example, in the repair member (see FIG. 11) according to the eighth embodiment, the wedge means 4 is provided with a drop prevention means.
The drop-off preventing means includes a pair of first hooks 450 protruding from both sides of the other end of the first divided female screw part 410 and a pair of second hooks protruding from both sides of the other end of the second divided female screw part 420. And 460.
The first hook-like portion 450 has one protrusion 450A and the other protrusion 450B. The second hook-like portion 460 has one protrusion 460A and the other protrusion 460B. Spaces slightly larger than the thickness of the base material plate 1 are provided between the one protrusion 450A, 460A and the other protrusion 450B, 460B. One projecting portion 450A, 460A is disposed on the back side of the base material plate 1, the other projecting portion 450B, 460B is disposed on the front side of the base material plate 1, and one projecting portion 450A, 460A and the other projecting portion 450B, By positioning the base material plate 1 in the space between 460B, the base material plate 1 (hole end portion of the stop hole 3) is sandwiched from both sides by the first hook-like portion 450 and the second hook-like portion 460. Can be swallowed.
The drop-off preventing means may be manufactured integrally with the first divided female screw part 410 or the second divided female screw part 420, or may be manufactured using a resin or the like and the other end of the first divided female screw part 410 and You may affix on the other end of the 2nd division | segmentation internal thread component 420. FIG.
なお、図16及び図17を用いて、脱落防止手段の例として、脱落防止手段を第五実施形態(図8)、第八実施形態(図11)に適用した場合を説明したが、この脱落防止手段は、同様に第一から四、六、七、九実施形態に適用することもできる。 In addition, although the case where the drop prevention means is applied to the fifth embodiment (FIG. 8) and the eighth embodiment (FIG. 11) as an example of the drop prevention means has been described with reference to FIGS. The prevention means can also be applied to the first to fourth, sixth, seventh and ninth embodiments.
図18は、本発明の第十実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
上述した第一から第九実施形態においては、疲労亀裂2の先端部に設けたストップホール3にくさび手段4を適用することを説明したが、くさび手段4は、疲労亀裂2の基部及び先端部以外の亀裂経路上に設けたドリル孔であるウェッジホール7に適用してもよい。また、ストップホール3とウェッジホール7を併設して両方に適用してもよい。
更に、ウェッジホール7の数は任意であり、疲労亀裂2が長い場合などには亀裂経路上に複数設けてもよい。その場合は、補修用部材に自動調節手段5を設けておけば、ウェッジホール7の位置によって疲労亀裂2の開口量に大小があっても、自動調節手段5によってくさび手段4が亀裂開口に追随して延伸し、各ウェッジホール7の位置における最適な初期くさび荷重が自動的に付与される。
図18は、母材板1に生じた疲労亀裂2について、疲労亀裂2の先端部にストップホール3を、亀裂経路上にウェッジホール7を1個ずつ設け、それぞれに対してねじ機構200を有するくさび手段4を適用して補修を行う例を示すものである。これにより構造物の応力変動幅を抑制し、亀裂再発を防ぐことができる。
また、ウェッジホール7にくさび手段4を適用する場合においても、くさび手段4に脱落防止手段を設けることが、構成部品の落下防止対策として有効である。
FIG. 18 is a schematic diagram showing a fatigue crack repair method and a repair member according to the tenth embodiment of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same functional member as embodiment mentioned above, and description is abbreviate | omitted.
In the first to ninth embodiments described above, it has been described that the wedge means 4 is applied to the stop hole 3 provided at the front end portion of the fatigue crack 2, but the wedge means 4 includes the base portion and the front end portion of the fatigue crack 2. You may apply to the wedge hole 7 which is a drill hole provided on crack paths other than. Moreover, the stop hole 3 and the wedge hole 7 may be provided side by side and applied to both.
Furthermore, the number of wedge holes 7 is arbitrary, and when the fatigue crack 2 is long, a plurality of wedge holes 7 may be provided on the crack path. In that case, if the automatic adjustment means 5 is provided in the repair member, the wedge means 4 follows the crack opening by the automatic adjustment means 5 even if the opening amount of the fatigue crack 2 is large or small depending on the position of the wedge hole 7. Thus, the optimum initial wedge load at the position of each wedge hole 7 is automatically applied.
FIG. 18 shows a fatigue crack 2 generated in the base material plate 1, provided with a stop hole 3 at the tip of the fatigue crack 2 and one wedge hole 7 on the crack path, each having a screw mechanism 200. The example which repairs by applying the wedge means 4 is shown. Thereby, the stress fluctuation width of the structure can be suppressed, and crack recurrence can be prevented.
Even when the wedge means 4 is applied to the wedge hole 7, it is effective to provide the wedge means 4 with a drop-off preventing means as a measure for preventing the component parts from dropping.
なお、上述した第一から第十実施形態による疲労亀裂の補修方法は、ステップ1からステップ3を構造物の片側から行うことができる。したがって、疲労亀裂が生じた構造物に対して表側と裏側のどちらか一方側からしか作業できない場合であっても補修作業を行うことができる。 In the fatigue crack repair method according to the first to tenth embodiments described above, steps 1 to 3 can be performed from one side of the structure. Therefore, repair work can be performed even when work can be performed only from either the front side or the back side of the structure in which the fatigue crack has occurred.
図19は、本発明による孔端部応力の変動幅抑制効果を示す図であり、縦軸は孔端部応力σ、横軸は引張荷重Pである。
疲労亀裂2の先端に設けたストップホール3について、下記(1)〜(3)の場合のそれぞれにつき、ストップホールの孔端部応力σの変動範囲Δσがどう変化するかを模式的に示したものである。
(1)くさび手段4による補強をしない場合
(2)第一、三、五、七、八実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
(3)第二、四、六、九実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
FIG. 19 is a diagram showing the effect of suppressing the fluctuation range of the hole end stress according to the present invention. The vertical axis represents the hole end stress σ, and the horizontal axis represents the tensile load P.
The stop hole 3 provided at the tip of the fatigue crack 2 schematically shows how the variation range Δσ of the hole end portion stress σ of the stop hole changes for each of the following cases (1) to (3). Is.
(1) When not reinforced by the wedge means 4 (2) When reinforced by the repair method and repair member according to any of the first, third, fifth, seventh and eighth embodiments (3) Second, fourth, sixth, When reinforced with a repair method and repair member according to any of the nine embodiments
(1)くさび手段4による補強をしない場合
母材板1に生じた疲労亀裂2を開口させる方向に作用する引張荷重P(図19の横軸)がゼロの時にはストップホール3の孔端部応力σ(図19の縦軸)もゼロであり、引張荷重Pが増加するとσは線形に上昇し、図19においてσ−P関係のグラフは原点と最大荷重点Bとを結ぶ直線となる(但し孔端部の塑性変形はないものとする)。
この場合、孔端部応力σの変動範囲Δσ=最大応力σmax−最小応力ゼロ=σmaxとなる(図19中の「補強無しΔσ」)。
(1) When the wedge means 4 is not reinforced When the tensile load P (horizontal axis in FIG. 19) acting in the direction of opening the fatigue crack 2 generated in the base metal plate 1 is zero, the hole end stress of the stop hole 3 σ (vertical axis in FIG. 19) is also zero, and as the tensile load P increases, σ increases linearly. In FIG. 19, the σ-P relationship graph is a straight line connecting the origin and the maximum load point B (however, There shall be no plastic deformation at the hole end).
In this case, the fluctuation range Δσ of the hole end portion stress σ = maximum stress σ max −minimum stress zero = σ max (“no reinforcement Δσ” in FIG. 19).
(2)第一、三、五、七、八実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
引張荷重Pがゼロの時でもストップホール3の孔端部にはくさび部材のくさび荷重による初期応力σwが生じている(点A)。その状態で引張荷重Pが増加すると、孔端部応力σは線形に上昇していくが、くさび手段4とストップホール3との接触が保たれているうちは孔部の見かけ剛性がくさび手段4の分だけ大きくなるため、応力上昇の傾きは(1)の場合よりも緩やかになる(点A→点S)。
点Sにおいて、くさび手段4が最初に緩む引張荷重Psが作用するとすれば、それ以上の引張荷重が作用する領域ではくさび手段4によるくさび荷重がゼロとなるので、孔部の見かけ剛性はくさび手段4のない(1)の場合と同じになり、σ−P関係のグラフ(直線)の傾きも等しくなる(点S→点B)。
点Bにおいて最大引張荷重Pmaxが作用し、以降は除荷されるとすると、今度は上記載荷過程の逆の点B→点S→点Aという経路を辿ることになる。従って、孔端部応力の変動範囲Δσ’=最大応力σmax−初期応力σwとなり、(1)のΔσよりもσw分だけ抑制される(図19中の「補強ありΔσ’」)。
(2) When reinforced with the repair method and the repair member according to any of the first, third, fifth, seventh and eighth embodiments, even when the tensile load P is zero, the wedge member wedges at the hole end of the stop hole 3 the initial stress σ w is generated by the load (point a). When the tensile load P increases in this state, the hole end stress σ increases linearly. However, as long as the contact between the wedge means 4 and the stop hole 3 is maintained, the apparent rigidity of the hole becomes wedge means 4. Therefore, the slope of the stress increase becomes gentler than in the case of (1) (point A → point S).
At the point S, if the tensile load P s that the wedge means 4 first loosens acts, the wedge load by the wedge means 4 becomes zero in the region where the tensile load more than that acts, so the apparent rigidity of the hole is wedged. This is the same as the case of (1) without the means 4, and the slope of the graph (straight line) in the σ-P relationship is also equal (point S → point B).
If the maximum tensile load P max is applied at the point B and is subsequently unloaded, the route of point B → point S → point A, which is the reverse of the above-described loading process, is followed. Accordingly, the variation range .DELTA..sigma hole end forces' = maximum stress sigma max - next initial stress sigma w, ( "reinforcing There .DELTA..sigma in Figure 19 in which the is suppressed by sigma w min than .DELTA..sigma (1) '').
(3)第二、四、六、九実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
始めに点A→点S→点Bという経路で孔端部応力が上昇する過程は(2)と同様だが、点S→点Bの過程でくさび手段4の端部がストップホール3の変形(引張荷重方向の伸び)に追随し、ストップホールの孔端部との間に緩みが生じないようにくさび手段4が自動的に延伸するため、最大荷重点Bから除荷過程に移行すると直ちにくさび手段4がストップホール3の変形(引張荷重方向の収縮)を妨げるくさびとして作用して両者の間にはくさび荷重が発生し、その値は除荷過程の進行と共に増大していく。結果として孔部の見かけ剛性は点A〜点Sの領域と同様にくさび手段4の分だけ大きくなり、除荷過程(点B→点C)のσ−P関係のグラフ(直線)の傾きは点S→点Aの傾きと等しくなり、引張荷重がゼロとなり除荷が完了する点Cにおいては、(2)で付与された初期応力σwよりも大きい値に自動調節された初期応力σw’が付与されることになる。従って、孔端部応力の変動範囲Δσ’’=最大応力σmax−自動調節された初期応力σw’となり、(2)のΔσ’よりも更に(σw’−σw)分だけ大きく抑制される(図14中の「自動調節後Δσ’’」)。
一般に構造物の稼働中に作用する外荷重の大きさは確率的に分布するものであり、最大(過大)荷重の値を確定論的に正しく推定することは容易でないことに加え、仮に推定できたとしてもそれが作用して疲労亀裂2が開口した状態のまま保持することは、特に大型構造物においては極めて困難な場合が多いのに対し、この(3)の場合は、稼働中に作用する最大(過大)荷重Pmaxに応じてくさび手段4が自動的に延伸し、除荷時の適切な初期応力σw’も自動的に付与されるため、くさび手段4によるストップホール3補強の適用性および有効性が格段に向上する。
(3) In the case where the repair method and the repair member according to any of the second, fourth, sixth, and ninth embodiments are reinforced, the process of increasing the stress at the hole end in the path of point A → point S → point B Same as 2), but in the process from point S to point B, the end of the wedge means 4 follows the deformation of the stop hole 3 (elongation in the tensile load direction) and loosens between the hole end of the stop hole. Since the wedge means 4 automatically stretches so as not to move, the wedge means 4 acts as a wedge that prevents deformation of the stop hole 3 (shrinkage in the tensile load direction) as soon as the unloading process starts from the maximum load point B. During this period, a wedge load is generated, and its value increases as the unloading process proceeds. As a result, the apparent rigidity of the hole is increased by the amount of the wedge means 4 in the same manner as the area of points A to S, and the slope of the graph (straight line) of the σ-P relationship in the unloading process (point B → point C) is equal to the slope of the point S → point a, in the tensile load becomes zero unloading is completed point C, (2) initial stress that is automatically adjusted to a value greater than granted initial stress sigma w in sigma w 'Will be given. Therefore, the fluctuation range Δσ ″ of the hole end portion stress is the maximum stress σ max −the automatically adjusted initial stress σ w ′, which is further suppressed by (σ w ′ −σ w ) more than Δσ ′ of (2). (“Δσ ″ after automatic adjustment” in FIG. 14).
In general, the magnitude of the external load acting during the operation of the structure is probabilistically distributed, and it is not easy to deterministically correctly estimate the maximum (excessive) load value. Even if it acts, it is often very difficult to keep the fatigue crack 2 open, especially in large structures, whereas in the case of (3), it acts during operation. The wedge means 4 automatically extends according to the maximum (excessive) load P max to be applied, and an appropriate initial stress σ w ′ at the time of unloading is also automatically applied. Applicability and effectiveness are greatly improved.
なお、ここでは亀裂先端に設けたストップホール3をくさび手段4で補強した場合の孔端部応力σの変動幅抑制効果について述べたが、第十実施形態のように亀裂進展経路に設けたウェッジホール5をくさび手段4で補強した場合についても、亀裂先端部あるいは亀裂先端部に設けたストップホール3端部の応力σに対して同様の変動幅抑制効果が期待できる。
また、第一、三、五、七、八実施形態において、母材板1に過大な荷重が作用してストップホール3の孔部の開口変位が大きくなった場合に、手動で開口変位に追随してくさび手段4を調節し、くさび手段4の緩みを防止した場合にも(3)と同様の効果を得ることができる。
なお、上記した第一から第十実施形態に対応する図は、その概要を示すものであり、実際に本発明を実施する場合に必要な構成は適宜採用ができる。
また、くさび手段4は、ねじ機構に代えて、油圧機構やばね機構等を用いて、又はこれらの機構を組み合わせて構成することもできる。また、ねじ機構は、ねじを用いてくさび荷重を付与できるあらゆる機構を含むことができる。
Here, the effect of suppressing the fluctuation range of the hole end stress σ when the stop hole 3 provided at the crack tip is reinforced by the wedge means 4 has been described, but the wedge provided in the crack propagation path as in the tenth embodiment. Even when the hole 5 is reinforced by the wedge means 4, the same fluctuation width suppressing effect can be expected with respect to the stress σ at the crack tip or the end of the stop hole 3 provided at the crack tip.
In the first, third, fifth, seventh, and eighth embodiments, when an excessive load is applied to the base plate 1 and the opening displacement of the hole of the stop hole 3 increases, the opening displacement is manually followed. Even when the wedge means 4 is adjusted to prevent the wedge means 4 from loosening, the same effect as in (3) can be obtained.
The drawings corresponding to the first to tenth embodiments described above show the outline thereof, and the configuration necessary for actually carrying out the present invention can be adopted as appropriate.
Further, the wedge means 4 can be configured using a hydraulic mechanism, a spring mechanism, or the like, or a combination of these mechanisms, instead of the screw mechanism. In addition, the screw mechanism can include any mechanism that can apply a wedge load using a screw.
疲労亀裂の補修方法及び補修用部材の効果を検証した静的載荷試験を実施例1として説明する。なお、本実施例では、上記した第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を用いた。 A static loading test that verifies the effect of the repair method of the fatigue crack and the member for repair will be described as Example 1. In this example, the fatigue crack repair method and repair member according to the fifth embodiment described above were used.
図20は試験に用いた平板試験片を示す図である。
平板試験片1Aは、板厚12mmのJIS SM400B鋼板を板厚10mmまで研削した母材板から機械加工したものであり、図20に示すように、中央部に切欠き2A及び円孔3Aを有する。切欠き2Aは疲労亀裂2を、円孔3Aは疲労亀裂先端部に設けたストップホール3をそれぞれ模擬したものである。
FIG. 20 is a diagram showing a flat plate test piece used in the test.
The flat test piece 1A is a machined base material obtained by grinding a JIS SM400B steel plate having a thickness of 12 mm to a thickness of 10 mm, and has a notch 2A and a circular hole 3A at the center as shown in FIG. . The notch 2A simulates the fatigue crack 2, and the circular hole 3A simulates the stop hole 3 provided at the tip of the fatigue crack.
図21は試験に用いたくさび手段を示す図である。
ねじ機構200を有するくさび手段4は、JIS SUS316ステンレス鋼を用いて製作した。図21に示すように、ねじ機構200は、ボルト雌ねじが形成された第1斜面部品210と、第1斜面部品210上に摺動可能に当接する第2斜面部品220と、第1斜面部品210のボルト雌ねじに螺入されるボルト230で構成されている。ボルト230は六角穴付ボルトであり、ピッチは0.7mmである。なお、斜面の傾斜角度αはtanα=1/7とした。
FIG. 21 is a view showing the wedge means used in the test.
The wedge means 4 having the screw mechanism 200 was manufactured using JIS SUS316 stainless steel. As shown in FIG. 21, the screw mechanism 200 includes a first slope part 210 in which a bolt female screw is formed, a second slope part 220 that slidably contacts on the first slope part 210, and a first slope part 210. It is comprised with the volt | bolt 230 screwed into the volt | bolt internal thread. The bolt 230 is a hexagon socket head cap screw with a pitch of 0.7 mm. The slope angle α of the slope was tan α = 1/7.
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機(株式会社島津製作所製、動的容量10tonf)を用いた。
平板試験片1Aを試験機の油圧チャックに装着した後、中央部の円孔3Aにくさび手段4を装着した。ボルト230の締め込み量としては、ボルト230が完全に弛緩した状態から六角レンチを用いてボルト230を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第2斜面部品220の側面に当接してボルト230を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点として、更に締め込み方向に角度225度だけ回転させ、初期締め込みとした。なお、ボルト230のピッチが0.7mmなので、初期締め込みによるボルト230の軸方向進行量は0.7×225/360=0.44mmとなる。
An electro-hydraulic servo type fatigue tester (manufactured by Shimadzu Corporation, dynamic capacity: 10 tonf) was used as the tester.
After attaching the flat plate test piece 1A to the hydraulic chuck of the testing machine, the wedge means 4 was attached to the circular hole 3A in the center. As for the tightening amount of the bolt 230, the bolt 230 is turned in the tightening direction using a hexagon wrench from the state where the bolt 230 is completely relaxed, and the tip of the spherical bolt hits the side surface of the second slope component 220. Starting from the state in which resistance was felt when turning the bolt 230 in contact with the bolt 230, the bolt was further rotated by an angle of 225 degrees in the tightening direction, and initial tightening was performed. Since the pitch of the bolts 230 is 0.7 mm, the amount of axial movement of the bolts 230 by initial tightening is 0.7 × 225/360 = 0.44 mm.
静的載荷試験は、平板試験片1Aの切欠き2Aと反対側の円孔3Aの孔端部にゲージ長2mmの単軸歪ゲージを貼付し、静的載荷試験中の円孔端歪を計測した。
静的載荷試験では、平板試験片1Aの長手方向の引張荷重Pをゼロから最大引張荷重Pmax=14.5kNまで漸増させた後に再びゼロまで漸減させる過程を1サイクルとし、くさび手段4を用いない場合については1サイクル、くさび手段4を用いた場合には2サイクル、それぞれ載荷を行った。
In the static loading test, a uniaxial strain gauge with a gauge length of 2 mm is attached to the hole end of the circular hole 3A opposite to the notch 2A of the flat plate test piece 1A to measure the circular hole end strain during the static loading test. did.
In the static loading test, the process of gradually increasing the tensile load P in the longitudinal direction of the flat specimen 1A from zero to the maximum tensile load P max = 14.5 kN and then gradually decreasing to zero again is defined as one cycle, and the wedge means 4 is used. Loading was performed for 1 cycle when there was not, and 2 cycles when the wedge means 4 was used.
図22は円孔端歪と引張荷重の関係を示す図である。
図22においては、くさび手段4を用いない場合と用いた場合のそれぞれについて、円孔端歪εと引張荷重Pの関係を示している。「くさび手段あり」(くさび手段4を用いた場合)の黒塗りプロット点が縦軸上に散在しているのは、引張荷重ゼロの状態で行ったボルト230の初期締め込みに伴って円孔端歪εが上昇していく過程を表している。
図22において、白抜きプロット点は「くさび手段なし」(くさび手段4を用いない場合)の結果である。引張荷重P=0においてゼロだった円孔端歪εが、引張荷重Pの上昇に伴ってほぼ線形に増加し、最大引張荷重Pmax到達後の除荷過程においてはその増加過程をほぼ逆に辿るような過程を経て減少していくことが見てとれる。
一方、「くさび手段あり」の黒塗りプロット点を見ると、上述した通りボルト230の初期締め込みによって円孔端歪εは顕著に増加し、初期締め込み完了時の円孔端歪εの値は700μであった。その後、引張荷重Pが上昇すると、円孔端歪εは上に凹の僅かな非線形性を示しながらも、「くさび手段なし」の場合よりも緩やかな勾配で増加し、最大引張荷重Pmax到達後の除荷過程においてはその上昇過程をほぼ逆に辿るような過程を経て減少し、引張荷重P=0においては初期締め込み完了時の円孔端歪εを僅かに上回る値(719μ)まで減少している。ここで、円孔3Aの孔端部における疲労被害の第一支配因子である円孔端歪範囲を求めると、
・くさび手段4を用いない場合の円孔端歪範囲Δε0=1450μ
・くさび手段4を用いた場合の円孔端歪範囲Δεw=849μ
であり、くさび手段4を用いることにより、円孔端歪範囲がくさび手段4を用いない場合の58.6%にまで大幅に低減されることが判明した。
FIG. 22 is a diagram showing the relationship between the hole end strain and the tensile load.
In FIG. 22, the relationship between the circular hole end strain ε and the tensile load P is shown for each of the case where the wedge means 4 is not used and the case where it is used. The black plot points of “with wedge means” (when wedge means 4 are used) are scattered on the vertical axis because of the initial tightening of the bolt 230 performed with zero tensile load. This represents a process in which the end strain ε increases.
In FIG. 22, the white plot points are the results of “no wedge means” (when the wedge means 4 is not used). The hole end strain ε, which was zero at the tensile load P = 0, increases almost linearly as the tensile load P increases. In the unloading process after reaching the maximum tensile load P max , the increasing process is almost reversed. It can be seen that it decreases after going through the process.
On the other hand, looking at the black-painted plot points with “wedge means”, as described above, the circular hole end strain ε significantly increases due to the initial tightening of the bolt 230, and the value of the circular hole end strain ε at the completion of the initial tightening. Was 700 μm. Thereafter, when the tensile load P rises, the circular hole end strain ε increases with a gentler gradient than the case of “without wedge means” while exhibiting a slight non-linearity on the upper side, and reaches the maximum tensile load P max. In the subsequent unloading process, it decreases through a process that almost follows the ascending process, and at a tensile load P = 0, it reaches a value slightly exceeding the circular hole end strain ε at the time of completion of initial tightening (719 μ). is decreasing. Here, when the round hole end strain range which is the first dominant factor of fatigue damage at the hole end portion of the circular hole 3A is obtained,
-Circular hole end strain range when the wedge means 4 is not used Δε 0 = 1450 μ
・ Strain range Δε w = 849 μ in case of using the wedge means 4
Thus, it was found that the use of the wedge means 4 significantly reduces the circular hole end strain range to 58.6% when the wedge means 4 is not used.
疲労亀裂の補修方法及び補修用部材の効果を検証した静的載荷試験を実施例2として説明する。なお、本実施例では、上記した第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を用いた。但し、トルク負荷部材は、アームではなくプーリーを用いて構成した。 A static loading test that verifies the effect of the repairing method of fatigue cracks and the member for repairing will be described as Example 2. In this example, the fatigue crack repair method and repair member according to the sixth embodiment described above were used. However, the torque load member was configured using a pulley instead of an arm.
試験に用いた平板試験片は、実施例1に用いた平板試験片1Aと同一仕様であるから図20を参照されたい。
また、試験に用いたくさび手段は、実施例1に用いたくさび手段4と同一仕様であるから図21を参照されたい。
Since the flat plate test piece used for the test has the same specifications as the flat plate test piece 1A used in Example 1, refer to FIG.
Moreover, since the wedge means used for the test is the same specification as the wedge means 4 used in Example 1, please refer to FIG.
図23は試験に用いたトルク負荷部材を構成するプーリーの半分を示す図であり、図23(a)は右側面図、図23(b)は正面図である。
プーリー(トルク負荷部材)541は、JIS A5052アルミニウム合金の円板を加工し、中心の穴にくさび手段4のボルト230の頭部を嵌入して固定した。
FIG. 23 is a view showing a half of the pulley constituting the torque load member used in the test, FIG. 23 (a) is a right side view, and FIG. 23 (b) is a front view.
The pulley (torque load member) 541 was formed by processing a disc of JIS A5052 aluminum alloy, and fitting the head of the bolt 230 of the wedge means 4 into the center hole and fixing it.
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機(株式会社島津製作所製、動的容量10tonf)を用いた。
平板試験片1Aを試験機の油圧チャックに装着した後、中央部の円孔3Aにくさび手段4を装着した。プーリー541の中心に貫入したボルト230にトルクを負荷する際には、プーリー541に開けた小キリ穴541Bに、大キリ穴541C側に結び目を作って固定したワイヤーを模したタコ糸を通してプーリー541の外周に2〜3重に巻き付けた後、タコ糸を斜め上方に延ばし、適当な高さに水平に設置した金属製の丸棒に引っ掛けてタコ糸の方向を鉛直下向きに変え、タコ糸の先端に載荷機構542としての重錘を吊り下げることにより張力を発生させ、プーリー541を回転させることによってボルト230にトルクを発生させた。なお、プーリー541の外周近傍が視野に入るようにCCDスコープを設置し、プーリー541の目盛り543を適宜読み取ることにより、プーリー541の回転量を計測した。
ボルト230の初期締め込み量としては、ボルト230が完全に弛緩した状態からプーリー541及びプーリー541に固定されたボルト230を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第2斜面部品220の側面に当接してボルト230を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点として、タコ糸の先端に430g分の重錘542を吊り下げたところ、プーリー541は締め込み方向に角度54.2度だけ回転した。なお、ボルト230のピッチは0.7mmなので、重錘542の吊り下げによるボルト230の軸方向進行量は0.7×54.2/360=0.11mmとなる。
An electro-hydraulic servo type fatigue tester (manufactured by Shimadzu Corporation, dynamic capacity: 10 tonf) was used as the tester.
After attaching the flat plate test piece 1A to the hydraulic chuck of the testing machine, the wedge means 4 was attached to the circular hole 3A in the center. When a torque is applied to the bolt 230 penetrating into the center of the pulley 541, the pulley 541 is passed through an octopus thread simulating a wire fixed by tying a knot on the large drill hole 541C side to the small drill hole 541B formed in the pulley 541. After the octopus thread is wound around the outer circumference of the octopus, the octopus thread is stretched diagonally upward and hooked on a metal round bar installed horizontally at an appropriate height to change the direction of the octopus thread vertically downward. Tension was generated by hanging a weight as a loading mechanism 542 at the tip, and torque was generated on the bolt 230 by rotating the pulley 541. In addition, the rotation amount of the pulley 541 was measured by installing the CCD scope so that the vicinity of the outer periphery of the pulley 541 is in the field of view and appropriately reading the scale 543 of the pulley 541.
The initial tightening amount of the bolt 230 is that the bolt 230 fixed to the pulley 541 and the pulley 541 are turned in the tightening direction from the state where the bolt 230 is completely relaxed, and the spherical bolt tip is the second slope part. Starting from the state in which resistance is felt when the bolt 230 is turned against the side surface of 220, the weight 542 for 430g is suspended from the tip of the octopus thread, and the pulley 541 is angled in the tightening direction. Rotated by 54.2 degrees. Since the pitch of the bolts 230 is 0.7 mm, the amount of axial movement of the bolts 230 when the weight 542 is suspended is 0.7 × 54.2 / 360 = 0.11 mm.
静的載荷試験は、平板試験片1Aの切欠き2Aと反対側の円孔3Aの孔端部にゲージ長2mmの単軸歪ゲージを貼付し、静的載荷試験中の円孔端歪を計測した。
静的載荷試験では、平板試験片1Aの長手方向の引張荷重Pをゼロから最大引張荷重Pmax=14.5kNまで漸増させた後に再びゼロまで漸減させる工程を1サイクルとし、くさび手段4を用いた場合について3サイクルの載荷を行った。
In the static loading test, a uniaxial strain gauge with a gauge length of 2 mm is attached to the hole end of the circular hole 3A opposite to the notch 2A of the flat plate test piece 1A to measure the circular hole end strain during the static loading test. did.
In the static loading test, the process of gradually increasing the tensile load P in the longitudinal direction of the flat test piece 1A from zero to the maximum tensile load P max = 14.5 kN and then gradually decreasing it to zero again is one cycle, and the wedge means 4 is used. 3 cycles of loading were performed.
図24はプーリー回転角度と引張荷重の関係を示す図である。
図24は、くさび手段4を用いた場合について、プーリー回転角度θと引張荷重Pの関係を示している。上述したように、ボルト230が完全に弛緩した状態からプーリー541及びプーリー541に固定されたボルト230を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第2斜面部品220の側面に当接してボルト230を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点(θ=0°)として、タコ糸の先端に430g分の重錘542を吊り下げたところ、プーリー541は締め込み方向に角度54.2度だけ回転した。その後、引張荷重Pを漸増させていくと、平板試験片1Aの円孔3Aが平板試験片1Aの長手方向に引き延ばされ、ボルト先端部からの圧力を側面に受け続けている第2斜面部品220は円孔3Aの変形に追随する形で第1斜面部品210の上にせり上がり、同時に第2斜面部品220が移動した分だけボルト230は締め込み方向に回転してプーリー541の回転角度が増大していく。図24を見ると、1サイクル目の荷重上昇過程におけるプーリー541の回転角度と引張荷重Pの関係はほぼ線形であり、くさび手段4が荷重増大に伴う円孔3Aの変形にぴったりと追随し、延伸していることが分かる。
引張荷重Pが最大引張荷重Pmaxに達し、その後の除荷過程に入ると、くさび手段4は式(1)の関係を満たしているため、引き延ばされた円孔3Aが元の形状に戻ろうとしてくさび手段4の上下端に圧縮荷重が加わっても、第1斜面部品210と第2斜面部品220との間の摩擦力により第2斜面部品220が第1斜面部品210の上を滑り出すことはなく、またボルト230が緩む方向に回転することもないので、プーリー541の回転角度はほぼ一定となる。図24を見ると、引張荷重Pをゼロに戻した後(1サイクル目完了後)、2サイクル目を載荷してもプーリー541の回転角度はほぼ一定であり、最大引張荷重Pmax載荷時にわずかに増加した後は、3サイクル目の除荷完了までほぼ一定値を保っていることが分かる。
FIG. 24 is a diagram showing the relationship between the pulley rotation angle and the tensile load.
FIG. 24 shows the relationship between the pulley rotation angle θ and the tensile load P when the wedge means 4 is used. As described above, the pulley 541 and the bolt 230 fixed to the pulley 541 are rotated in the tightening direction from the state in which the bolt 230 is completely relaxed, and the spherical bolt tip portion contacts the side surface of the second sloped part 220. Starting from the state where resistance was felt when the bolt 230 was turned in contact (θ = 0 °), a weight 542 corresponding to 430 g was suspended from the tip of the octopus thread, and the pulley 541 was tightened. Rotated by an angle of 54.2 degrees. Thereafter, when the tensile load P is gradually increased, the second inclined surface in which the circular hole 3A of the flat plate test piece 1A is extended in the longitudinal direction of the flat plate test piece 1A and continues to receive the pressure from the bolt tip on the side surface. The part 220 rises on the first slope part 210 in a form following the deformation of the circular hole 3A. At the same time, the bolt 230 rotates in the tightening direction by the amount of movement of the second slope part 220, and the rotation angle of the pulley 541 is increased. Will increase. Referring to FIG. 24, the relationship between the rotation angle of the pulley 541 and the tensile load P in the process of increasing the load in the first cycle is almost linear, and the wedge means 4 closely follows the deformation of the circular hole 3A as the load increases. It can be seen that it is stretched.
When the tensile load P reaches the maximum tensile load P max and enters the subsequent unloading process, the wedge means 4 satisfies the relationship of the formula (1), so that the elongated circular hole 3A has the original shape. Even if a compressive load is applied to the upper and lower ends of the wedge means 4 for returning, the second slope part 220 starts to slide on the first slope part 210 due to the frictional force between the first slope part 210 and the second slope part 220. In addition, since the bolt 230 does not rotate in the loosening direction, the rotation angle of the pulley 541 becomes substantially constant. Referring to FIG. 24, after the tensile load P is returned to zero (after completion of the first cycle), the rotation angle of the pulley 541 is substantially constant even when the second cycle is loaded, and is slightly increased when the maximum tensile load P max is loaded. After the increase, it is understood that the constant value is maintained until the unloading of the third cycle is completed.
図25は、くさび手段4を用いない場合と、くさび手段4を用いた場合のそれぞれについて、円孔端歪εと引張荷重Pの関係を示す図である。なお、くさび手段4を用いない場合のデータは、実施例1で取得したデータ(図22参照)をそのまま用いている。
図25において、白抜きプロット点は、「くさび手段なし」(くさび手段4を用いない場合)の結果を示している。引張荷重P=0においてゼロだった円孔端歪εが、引張荷重Pの上昇に伴ってほぼ線形に増加し、最大引張荷重Pmax到達後の除荷過程においてはその増加過程をほぼ逆に辿るような過程を経て減少していくことが分かる。
一方、黒塗りプロット点は、「くさび手段あり」(くさび手段4を用いた場合)の結果を示している。重錘542の吊り下げによってプロット点は縦軸上を若干上昇し、吊り下げ完了時の円孔端歪εの値は283μであった。その後、引張荷重Pが上昇すると、円孔端歪εは「くさび手段なし」の場合と平行にほぼ線形に増加し、最大引張荷重Pmax到達時の円孔端歪εの値は1698μであった。一方、その後の除荷過程においては、荷重上昇時の円孔3Aの変形(伸び)にぴったりと追随してくさび手段4が延伸しているので、荷重が除荷されても円孔3Aは元の形状に戻る(収縮する)ことができず、円孔端歪εは「くさび手段なし」の場合よりも緩やかな勾配で減少し、1サイクル目の除荷完了時には円孔端歪ε=991μとなっている。その後、2サイクル目、3サイクル目においては、荷重上昇過程・除荷過程のいずれにおいても、プロット点は上記の緩やかな勾配の上に位置し、両サイクルの除荷完了時における円孔端歪εの値はいずれも1014μであった。ここで、円孔3Aの孔端部における疲労被害の第一支配因子である円孔端歪範囲を求めると、
・くさび手段4を用いない場合の円孔端歪範囲Δε0=1450μ
・くさび手段4を用いた場合の円孔端歪範囲Δεw=684μ
であり、くさび手段4及びプーリー541を用いることにより、母材板1に作用する引張荷重による円孔3Aの変形にくさび手段4が追随して延伸し、円孔端歪範囲Δεがくさび手段4を用いない場合の47.2%にまで大幅に低減されることが判明した。
FIG. 25 is a diagram showing the relationship between the circular hole end strain ε and the tensile load P for each of the case where the wedge means 4 is not used and the case where the wedge means 4 is used. In addition, the data (refer FIG. 22) acquired in Example 1 are used as it is as data when the wedge means 4 is not used.
In FIG. 25, the white plot points indicate the result of “without wedge means” (when the wedge means 4 is not used). The hole end strain ε, which was zero at the tensile load P = 0, increases almost linearly as the tensile load P increases. In the unloading process after reaching the maximum tensile load P max , the increasing process is almost reversed. It can be seen that it decreases through a process of tracing.
On the other hand, the black plot points indicate the results of “with wedge means” (when the wedge means 4 is used). The plot point slightly increased on the vertical axis due to the suspension of the weight 542, and the value of the circular hole end strain ε at the completion of the suspension was 283μ. Thereafter, when the tensile load P increases, the circular hole end strain ε increases substantially linearly in parallel with the case of “no wedge means”, and the value of the circular hole end strain ε when the maximum tensile load P max is reached is 1698 μm. It was. On the other hand, in the subsequent unloading process, since the rusting means 4 extends so as to follow the deformation (elongation) of the circular hole 3A when the load increases, the circular hole 3A remains in the original state even when the load is unloaded. The circular hole end strain ε decreases with a gentler slope than in the case of “without wedge means”, and the circular hole end strain ε = 991 μm when unloading of the first cycle is completed. It has become. Thereafter, in the second and third cycles, the plot point is located on the above-mentioned gentle slope in both the load increasing process and the unloading process, and the hole end strain at the completion of the unloading in both cycles. The value of ε was 1014μ in all cases. Here, when the round hole end strain range which is the first dominant factor of fatigue damage at the hole end portion of the circular hole 3A is obtained,
-Circular hole end strain range when the wedge means 4 is not used Δε 0 = 1450 μ
・ Strain range Δε w = 684 μ in the case of using the wedge means 4
By using the wedge means 4 and the pulley 541, the wedge means 4 follows the deformation of the circular hole 3A due to the tensile load acting on the base plate 1, and the circular hole end strain range Δε is increased by the wedge means 4. It has been found that the amount is significantly reduced to 47.2% of the case where no is used.
疲労亀裂の補修方法及び補修用部材の効果を検証した疲労試験を実施例3として説明する。なお、本実施例では、上記した第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を用いた。但し、トルク負荷部材は、アームではなくプーリーを用いて構成した。 A fatigue test that verifies the effect of the repair method of the fatigue crack and the repair member will be described as Example 3. In this example, the fatigue crack repair method and repair member according to the sixth embodiment described above were used. However, the torque load member was configured using a pulley instead of an arm.
試験に用いた平板試験片は、実施例1に用いた平板試験片1Aと同一仕様であるから図20を参照されたい。
また、試験に用いたくさび手段は、実施例1に用いたくさび手段4と同一仕様であるから図21を参照されたい。
また、試験に用いたプーリー(トルク負荷部材)は、実施例2に用いたプーリー541と同一仕様であるから図23を参照されたい。
Since the flat plate test piece used for the test has the same specifications as the flat plate test piece 1A used in Example 1, refer to FIG.
Moreover, since the wedge means used for the test is the same specification as the wedge means 4 used in Example 1, please refer to FIG.
Moreover, since the pulley (torque load member) used for the test is the same specification as the pulley 541 used in Example 2, please refer to FIG.
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機(株式会社島津製作所製、動的容量10tonf)を用いた。
平板試験片1Aを試験機の油圧チャックに装着した後、中央部の円孔3Aにくさび手段4を装着した。なお、本試験では実施例2の場合よりもプーリー541の回転量及び重錘542の移動距離が大きくなるため、プーリー541に巻き付けるタコ糸の長さ及びプーリー541から重錘542に至る経路を適宜調整した。
ボルト230の初期締め込み量としては、ボルト230が完全に弛緩した状態からプーリー541及びプーリー541に固定されたボルト230を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第2斜面部品220の側面に当接してボルト230を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点として、タコ糸の先端に430g分の重錘542を吊り下げたところ、プーリー541は締め込み方向に角度99.5度だけ回転した。なお、ボルト230のピッチは0.7mmなので、重錘542の吊り下げによるボルト230の軸方向進行量は0.7×99.5/360=0.19mmとなる。
An electro-hydraulic servo type fatigue tester (manufactured by Shimadzu Corporation, dynamic capacity: 10 tonf) was used as the tester.
After attaching the flat plate test piece 1A to the hydraulic chuck of the testing machine, the wedge means 4 was attached to the circular hole 3A in the center. In this test, the amount of rotation of the pulley 541 and the moving distance of the weight 542 are larger than those in the second embodiment. Therefore, the length of the octopus thread wound around the pulley 541 and the path from the pulley 541 to the weight 542 are appropriately determined. It was adjusted.
The initial tightening amount of the bolt 230 is that the bolt 230 fixed to the pulley 541 and the pulley 541 are turned in the tightening direction from the state where the bolt 230 is completely relaxed, and the spherical bolt tip portion is the second slope part. Starting from the state in which resistance is felt when the bolt 230 is turned against the side surface of 220, the weight 542 for 430g is suspended from the tip of the octopus thread, and the pulley 541 is angled in the tightening direction. Rotated by 99.5 degrees. Since the pitch of the bolts 230 is 0.7 mm, the amount of axial movement of the bolts 230 due to the suspension of the weight 542 is 0.7 × 99.5 / 360 = 0.19 mm.
疲労試験は荷重制御で行い、切欠き2Aや円孔3Aの無い断面における公称応力レンジΔσn=27MPa、応力比R=0(引張側の完全片振り)、荷重周波数f=3.6Hzとした。 The fatigue test is performed under load control, with a nominal stress range Δσ n = 27 MPa, a stress ratio R = 0 (full swing on the tension side), and a load frequency f = 3.6 Hz in a cross section without the notch 2A or the circular hole 3A. .
図26は、疲労試験結果を示している。平板試験片1Aの円孔3Aにくさび手段4を装着し、プーリー541及び重錘542によって、プーリー541に固定されたボルト230に一定のトルクをかけて試験を行った実施例3では、平板試験片1Aのみで試験を行った比較例1と比べて、円孔端歪範囲Δεは28%にまで低減され、破断寿命Nfは9倍以上と大幅に延伸されることが判明した。 FIG. 26 shows the fatigue test results. In Example 3 in which the wedge means 4 was mounted in the circular hole 3A of the flat plate test piece 1A and the bolt 230 fixed to the pulley 541 was applied with a constant torque by the pulley 541 and the weight 542, the flat plate test was performed. compared with Comparative example 1 were tested only on a semi 1A, a circular hole edge strain range Δε is reduced to 28%, rupture life N f was found to be significantly stretched and 9 times more.
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、道路、車輌、航空機、又は輸送・工作機械等の各種構造物に生じる疲労亀裂に対し、ストップホールからの亀裂再発の防止や再発亀裂の進展を抑制する補修方法、及び補修用部材として利用することができる。 The present invention prevents the reoccurrence of cracks from stop holes and suppresses the development of recurrent cracks against fatigue cracks that occur in various structures such as ships, offshore structures, bridges, roads, vehicles, aircraft, and transportation / machine tools It can be used as a repair method and a repair member.
1 母材板(構造物)
2 疲労亀裂
3 ストップホール
4 くさび手段
5 自動調節手段
7 ウェッジホール
10 ねじ機構
11A 第1ボルト軸
11B 第2ボルト軸
12 ナット
21 トルク負荷部材(アーム)
22 載荷機構(ばね)
100 ねじ機構
110 パンタグラフ型機構
120 ボルト機構
131 トルク負荷部材(アーム)
132 載荷機構(重錘)
200 ねじ機構
210 第1斜面部品
220 第2斜面部品
230 ボルト
241 トルク負荷部材(アーム)
242 載荷機構(重錘)
250 鍔状部
400 ねじ機構
410 第1分割雌ねじ部品
420 第2分割雌ねじ部品
430 テーパボルト
440 テーパ付き雌ねじ部
451 トルク負荷部材(アーム)
452 載荷機構(重錘)
450 第1の鍔状部
460 第2の鍔状部
541 トルク負荷部材(プーリー)
542 載荷機構(重錘)
1 Base material plate (structure)
2 Fatigue crack 3 Stop hole 4 Wedge means 5 Automatic adjustment means 7 Wedge hole 10 Screw mechanism 11A First bolt shaft 11B Second bolt shaft 12 Nut 21 Torque load member (arm)
22 Loading mechanism (spring)
100 Screw mechanism 110 Pantograph type mechanism 120 Bolt mechanism 131 Torque load member (arm)
132 Loading mechanism (weight)
200 Screw mechanism 210 First slope part 220 Second slope part 230 Bolt 241 Torque load member (arm)
242 Loading mechanism (weight)
250 bowl-shaped portion 400 screw mechanism 410 first divided female screw component 420 second divided female screw component 430 taper bolt 440 tapered female screw portion 451 torque load member (arm)
452 Loading mechanism (weight)
450 First hook-like portion 460 Second hook-like portion 541 Torque load member (pulley)
542 Loading mechanism (weight)
Claims (21)
21. The member for repairing a fatigue crack according to claim 20, wherein the drop-off preventing means is a hook-shaped portion provided in the wedge means for sandwiching the structure around the stop hole and / or the wedge hole. .
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