JP2021091000A - 溶接構造部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】疲労強度を簡単に向上させることができる溶接構造部材の製造方法を提供する。【解決手段】第１板材および第２板材を有し、前記第１板材の一部と前記第２板材の一部とが重なっており、かつ前記第１板材の縁部に沿って形成された溶接ビードによって前記縁部が前記第２板材の表面に接合されている素材から溶接構造部材を製造する方法である。当該方法は、前記第２板材のうち前記溶接ビードの幅方向において前記溶接ビードよりも一方側でかつ前記第１板材に重なっている部分を第１負荷部として、前記第１負荷部が前記第１板材の厚み方向において前記第１板材から離れるように前記第１負荷部に力を加える負荷工程と、前記負荷工程において前記第１負荷部に加えられた力を除く除荷工程と、を備える。【選択図】 図２

Description

本発明は、溶接構造部材の製造方法に関する。

建築物、橋梁、およびクレーン等の構造物においては、面内ガセット溶接継手および突き合わせ溶接継手等の種々の溶接構造部材が利用されている。このような構造物において、溶接構造部材に繰り返し応力が作用した場合に、溶接部において応力集中が生じたり、引張残留応力が生じたりすることが知られている。また、このような応力集中等が生じることにより、溶接部から疲労亀裂が発生する場合があることも知られている。

そこで、従来、溶接構造部材を補修するための技術が提案されている。例えば、特許文献１には、亀裂が生じた溶接継手を加工して、優れた疲労強度を有する溶接構造物を製造する方法が開示されている。

特許文献１に開示された製造方法では、溶接継手において亀裂が生じている第１部材の当該亀裂を含む部分に開先を形成する。その後、その開先を覆うように、当該第１部材の一方の面に裏当て金を隅肉溶接する。そして、第１部材の他方の面から開先を補修溶接する。これにより、亀裂が生じた溶接継手を補修することができる。

また、特許文献１に開示された製造方法では、開先を補修溶接した後、第１部材と裏当て金との接合部（隅肉溶接された部分）をピーニングする。これにより、第１部材と裏当て金との境界部分への応力集中を緩和することができるので、上記境界部分において疲労強度が低下することを防止することができる。

特開２０１７−２０５７９６号公報

上記のように、特許文献１に開示された方法によれば、第１部材と裏当て金との境界部分において疲労強度が低下することを防止できるので、補修溶接後に、裏当て金を除去しなくてもよい。これにより、溶接構造物の補修が簡単になる。また、裏当て金を補強部材として機能させることができるので、裏当て金を除去する場合に比べて、溶接構造物の疲労強度を高くすることができる。このため、特許文献１に開示された方法は、溶接継手の補修に好適に利用することができる。

一方で、施工現場の環境および溶接構造部材の形状等によっては、ピーニング処理を行うことが難しい場合がある。このため、さらに簡単に溶接構造部材の疲労強度を向上させることができる方法の開発が求められている。

そこで、本発明は、疲労強度を簡単に向上させることができる溶接構造部材の製造方法を提供することを目的としている。

本発明は、下記の溶接構造部材の製造方法を要旨とする。

（１）第１板材および第２板材を有し、前記第１板材の一部と前記第２板材の一部とが重なっており、かつ前記第１板材の縁部に沿って形成された溶接ビードによって前記縁部が前記第２板材の表面に接合されている素材から溶接構造部材を製造する方法であって、
前記第２板材のうち前記溶接ビードの幅方向において前記溶接ビードよりも一方側でかつ前記第１板材に重なっている部分を第１負荷部として、前記第１負荷部が前記第１板材の厚み方向において前記第１板材から離れるように前記第１負荷部に力を加える負荷工程と、
前記負荷工程において前記第１負荷部に加えられた力を除く除荷工程と、
を備える、溶接構造部材の製造方法。

（２）前記第１板材は、厚み方向に貫通するように前記縁部に形成された開先を有し、
前記第２板材は、前記開先を覆うように設けられた裏当て材であり、
前記溶接ビードは、前記第１板材と前記第２板材とを接合するように前記開先内に形成され、
前記負荷工程では、前記第２板材のうち前記溶接ビードの前記幅方向において前記開先よりも一方側の部分および前記幅方向において前記開先よりも他方側の部分をそれぞれ前記第１負荷部として、前記第１負荷部に力を加える、上記（１）に記載の溶接構造部材の製造方法。

（３）前記素材は、前記第１板材との間に開先が形成されるように前記第２板材の前記表面上に設けられた第３板材をさらに有し、
前記第２板材は、前記開先を覆うようにかつ前記第１板材および前記第３板材を接続するように設けられた裏当て材であり、
前記溶接ビードは、前記第１板材と前記第２板材と前記第３板材とを接合するように前記開先内に形成され、
前記負荷工程では、前記第２板材のうち前記溶接ビードの前記幅方向において前記開先よりも一方側で前記第１板材と重なっている部分を前記第１負荷部とし、前記第２板材のうち前記幅方向において前記開先よりも他方側で前記第３板材と重なっている部分を第２負荷部として、前記第１負荷部が前記第１板材の厚み方向において前記第１板材から離れるように前記第１負荷部に力を加えるとともに、前記第２負荷部が前記第３板材の厚み方向において前記第３板材から離れるように前記第２負荷部に力を加える、上記（１）に記載の溶接構造部材の製造方法。

（４）前記溶接ビードの長さ方向に直交する断面において、前記第２板材の前記表面における前記第１負荷部と前記溶接ビードとの境界を通りかつ前記第１負荷部における前記表面に平行な線を基準線とし、前記基準線上において前記境界から前記溶接ビードとは反対側に２０ｍｍ離れた位置を基準位置とした場合に、前記基準位置は、下記式（１）で規定された関係を満たす、上記（１）または（２）に記載の溶接構造部材の製造方法。
ｄ_ｓｐ×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（１）
上記式（１）において、ｄ_ｓｐは、下記式（２）によって規定され、ｔ_１は、前記第１板材の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、前記第２板材の厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ＝ｄ_ｍａｘ−ｄ_ｆ ・・・（２）
上記式（２）において、ｄ_ｍａｘは、前記負荷工程において前記第１負荷部に最大荷重が負荷されたときの前記基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆは、前記除荷工程後の前記基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示す。

（５）前記溶接ビードの長さ方向に直交する断面において、前記第２板材の前記表面における前記第１負荷部と前記溶接ビードとの第１境界を通りかつ前記第１負荷部における前記表面に平行な線を第１基準線とし、前記第１基準線上において前記第１境界から前記溶接ビードとは反対側に２０ｍｍ離れた位置を第１基準位置とした場合に、前記第１基準位置は、下記式（３）で規定された関係を満たし、
前記断面において、前記第２板材の前記表面における前記第２負荷部と前記溶接ビードとの第２境界を通りかつ前記第２負荷部における前記表面に平行な線を第２基準線とし、前記第２基準線上において前記第２境界から前記溶接ビードとは反対側に２０ｍｍ離れた位置を第２基準位置とした場合に、前記第２基準位置は、下記式（５）で規定された関係を満たす、上記（３）に記載の溶接構造部材の製造方法。
ｄ_ｓｐ１×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（３）
上記式（３）において、ｄ_ｓｐ１は、下記式（４）によって規定され、ｔ_１は、前記第１板材の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、前記第２板材の厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ１＝ｄ_ｍａｘ１−ｄ_ｆ１ ・・・（４）
上記式（４）において、ｄ_ｍａｘ１は、前記負荷工程において前記第１負荷部に最大荷重が負荷されたときの前記第１基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆ１は、前記除荷工程後の前記第１基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ２×（ｔ_２/ｔ_３）^１．５≧０．１５ ・・・（５）
上記式（５）において、ｄ_ｓｐ２は、下記式（６）によって規定され、ｔ_２は、前記第２板材の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_３は、前記第３板材の厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ２＝ｄ_ｍａｘ２−ｄ_ｆ２ ・・・（６）
上記式（６）において、ｄ_ｍａｘ２は、前記負荷工程において前記第２負荷部に最大荷重が負荷されたときの前記第２基準位置と前記第３板材との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆ２は、前記除荷工程後の前記第２基準位置と前記第３板材との距離（ｍｍ）を示す。

本発明によれば、溶接構造部材の疲労強度を簡単に向上させることができる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る製造方法において用いられる素材を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る製造方法の各工程を説明するための図である。 図３は、第１負荷部の好ましい変位を説明するための図である。 図４は、基準位置の決定方法を説明するための図である。 図５は、補修対象となる溶接継手を示す図である。 図６は、溶接継手の補修方法を説明するための図である。 図７は、溶接継手の補修方法を説明するための図である。 図８は、溶接継手の補修方法を説明するための図である。 図９は、本発明の第２実施形態に係る製造方法において用いられる素材を示す図である。 図１０は、第２実施形態に係る製造方法の各工程を説明するための図である。 図１１は、第１負荷部および第２負荷部の好ましい変位を説明するための図である。 図１２は、本発明の第３実施形態に係る製造方法において用いられる素材を示す図である。 図１３は、第３実施形態における負荷工程を説明するための図である。 図１４は、解析モデルを示す図である。 図１５は、解析結果を示す図である。 図１６は、解析結果を示す図である。 図１７は、解析結果を示す図である。 図１８は、解析結果を示す図である。 図１９は、解析結果を示す図である。

本発明は、第１板材および第２板材を有し、第１板材の少なくとも一部と第２板材の少なくとも一部とが重なっており、かつ第１板材の縁部に沿って形成された溶接ビードによって上記縁部が第２板材の表面に接合されている素材から溶接構造部材を製造する方法に関する。本発明は、上記の構成を有する種々の素材（溶接継手）から溶接構造部材を製造する際に利用することができる。また、本発明は、上記の構成を有する種々の素材（溶接継手）を補修する際にも利用することができる。以下、本発明の実施の形態に係る溶接構造部材の製造方法について詳細に説明する。

（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態に係る溶接構造部材の製造方法について説明する。まず、本実施形態に係る製造方法において用いられる素材について説明する。図１は、本実施形態に係る製造方法において用いられる素材を示す図であり、（ａ）は素材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ部分を示す断面図である。

図１に示すように、素材１０は、金属からなる第１板材１２と、金属からなる第２板材１４と、溶接ビード（溶接金属）１６とを備えている。本実施形態では、第１板材１２として、例えば、厚みが４ｍｍ〜６０ｍｍの金属板が用いられ、第２板材１４として、例えば、厚みが１ｍｍ〜６０ｍｍの金属板が用いられる。

第１板材１２の縁部には、第１板材１２を厚み方向に貫通するように開先１２ａが形成されている。第２板材１４は、第１板材１２の厚み方向における一方側に設けられている。本実施形態では、第２板材１４は、開先１２ａを覆うように設けられた裏当て材である。

溶接ビード１６は、第１板材１２の縁部に沿って形成されている。本実施形態では、溶接ビード１６は、第１板材１２の縁部に形成された開先１２ａ内に形成されている。第１板材１２の縁部（本実施形態では、開先１２ａの縁部）は、溶接ビード１６によって第２板材１４の表面１４ａに接合されている。溶接ビード１６は、例えば、ガス溶接、アーク溶接、電子ビーム溶接、またはレーザビーム溶接等の公知の方法によって形成できる。溶接ビードの形成方法については、後述する他の実施形態においても同様である。

次に、本実施形態に係る溶接構造部材の製造方法が備える各工程について詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る製造方法の各工程を説明するための図である。なお、図２には、素材１０の正面図（溶接ビード１６の長さ方向から見た図）が示されている。

本実施形態では、図１および図２に示すように、第２板材１４のうち溶接ビード１６の幅方向において開先１２ａよりも一方側の部分および上記幅方向において開先１２ａよりも他方側の部分をそれぞれ第１負荷部１４ｂと規定する。本実施形態では、一方の第１負荷部１４ｂは、上記幅方向における溶接ビード１６の一方側で第１板材１２に重なり、他方の第１負荷部１４ｂは、上記幅方向における溶接ビード１６の他方側で第１板材１２に重なっている。

本実施形態に係る製造方法では、下記の負荷工程および除荷工程が順に実施される。

（負荷工程）
図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、負荷工程では、各第１負荷部１４ｂが第１板材１２の厚み方向において第１板材１２から離れるように、各第１負荷部１４ｂに力Ｆを加える。本実施形態では、素材１０のうち溶接ビード１６のルート部１６ａ（図２（ｂ）参照）の近傍の部分を塑性変形させるように、第１負荷部１４ｂに力を加える。なお、溶接ビード１６のルート部１６ａには、第１板材１２側のルート部と、第２板材１４側のルート部とが含まれる。負荷工程においては、特に、第１板材１２側のルート部の近傍の部分に塑性変形を生じさせることが好ましい。

第１負荷部１４ｂに対する荷重の負荷方法は特に限定されないが、例えば、爪付きジャッキを用いる場合には、爪部を第１板材１２と第１負荷部１４ｂとの間に差し込んで、第１板材１２と第１負荷部１４ｂとが互いに離れるように、爪部によって第１板材１２と第１負荷部１４ｂとに力を加えてもよい。詳細な説明は省略するが、例えば、第１板材１２と第１負荷部１４ｂとの間に楔を打ち込むことによって第１負荷部１４ｂに力を加えてもよく、バール等の工具を用いて第１負荷部１４ｂを第１板材１２から離れるように引っ張ってもよい。

なお、本実施形態では、第１板材１２と第１負荷部１４ｂとの間に、例えば、第１板材１２の厚み方向における長さが０．１ｍｍ以上となる隙間が形成されていることが好ましい。この場合、上述の爪部、楔およびバール等の工具を第１板材１２と第１負荷部１４ｂとの間に差し込みやすくなるので、負荷工程を効率よく実施することができる。

（除荷工程）
除荷工程では、負荷工程において第１負荷部１４ｂに加えていた力を除く。これにより、第２板材１４は、負荷工程前の第２板材１４の形状に戻るように変形する。このようにして、溶接構造部材１０ａが製造される。

なお、本実施形態では、上述のように、負荷工程においてルート部１６ａの近傍を塑性変形させている。そのため、第２板材１４は、負荷工程前の第２板材１４の形状に完全には戻らない。すなわち、溶接構造部材１０ａの形状は、素材１０と同一ではない。

（本実施形態の作用効果）
素材１０において溶接ビード１６のルート部１６ａの近傍には、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張の残留応力が発生しているおそれがある。このため、素材１０をそのまま溶接構造部材として利用すると、素材１０に繰り返し応力が作用した際に、ルート部１６ａの近傍において応力集中が生じ、疲労亀裂が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る製造方法では、溶接構造部材において上記のような応力集中が発生することを抑制するために、素材１０に対して、上述の負荷工程および除荷工程を実施することによって、ルート部１６ａの近傍に圧縮方向の力を加えている。

具体的には、まず、負荷工程において、上述したように、第１負荷部１４ｂが第１板材１２から離れるように、第１負荷部１４ｂに力が加えられる。これにより、ルート部１６ａの近傍の部分が第２板材１４側に引っ張られる。本実施形態では、第１負荷部１４ｂは、ルート部１６ａを中心として回転するように第１板材１２から離れるので、ルート部１６ａの近傍の部分には、溶接ビード１６の幅方向に平行な方向において引張の力が与えられる。これにより、ルート部１６ａの近傍の部分に引張塑性ひずみが生じる。

その後、除荷工程を実施することによって、上述したように、第２板材１４は、元の形状に戻るように変形する。これにより、素材１０のうちルート部１６ａの近傍の部分が、第２板材１４によって第１板材１２側に押し付けられる。すなわち、スプリングバックの効果が生じる。この結果、ルート部１６ａの近傍の部分に、溶接ビード１６の幅方向に平行な方向において圧縮の力を加えることができる。これにより、ルート部１６ａの近傍の部分の引張残留応力を低減できる、またはルート部１６ａの近傍の部分に圧縮残留応力を発生させることができる。

このため、例えば、溶接構造部材１０ａに荷重が繰り返し加わった場合でも、ルート部１６ａの近傍において大きな引張応力が発生することを防止することができる。その結果、ルート部１６ａの近傍において疲労亀裂が発生することを抑制することができる。また、ルート部１６ａの近傍に疲労亀裂が既に発生している場合には、その亀裂先端の引張残留応力を低減できる、または亀裂先端に圧縮残留応力を発生させることができるので、疲労亀裂が進展することを抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、第１負荷部１４ｂに力を加えることによって、溶接構造部材１０ａの疲労強度を簡単に向上させることができる。

なお、図２では、一対の第１負荷部１４ｂに対して同時に負荷工程および除荷工程を実施する場合について説明したが、一方の第１負荷部１４ｂに対して負荷工程および除荷工程を実施した後に、他方の第１負荷部１４ｂに対して負荷工程および除荷工程を実施してもよい。

また、図２では、第２板材１４が変形し、第１板材１２は変形していないが、第１板材１２が変形してもよい。具体的には、負荷工程においては、第１負荷部１４ｂが第１板材１２の厚み方向において第１板材１２から離れるように第１負荷部１４ｂに力が加えられていれば、第１板材１２および第２板材１４のいずれが変形してもよい。

（負荷工程における第１負荷部の好ましい変位）
次に、負荷工程おける第１負荷部１４ｂの好ましい変位について説明する。図３は、第１負荷部１４ｂの好ましい変位を説明するための図であり、（ａ）は、負荷工程において第１負荷部１４ｂに最大荷重が負荷されたとき（第１負荷部１４ｂに加えられる力が最大となったとき）の素材１０の状態を示し、（ｂ）は除荷工程後の素材１０（溶接構造部材１０ａ）の状態を示す。

図３に示すように、本実施形態では、溶接ビード１６の長さ方向に直交する断面において、第２板材１４の表面１４ａにおける第１負荷部１４ｂと溶接ビード１６との境界１８ａを通りかつ第１負荷部１４ｂにおける表面１４ａに平行な仮想的な線を基準線ＲＬと規定する。また、基準線ＲＬ上において境界１８ａから溶接ビード１６とは反対側に２０ｍｍ離れた位置を基準位置１８ｂと規定する。さらに、図３（ａ）に示すように、負荷工程において第１負荷部１４ｂに最大荷重が負荷されたときの基準位置１８ｂと第１板材１２との距離を距離ｄ_ｍａｘと規定し、図３（ｂ）に示すように、除荷工程後の基準位置１８ｂと第１板材１２との距離を距離ｄ_ｆと規定する。なお、距離ｄ_ｍａｘおよび距離ｄ_ｆは、第１板材１２の厚み方向における距離（ｍｍ）である。

本実施形態では、負荷工程において、上記のようにして規定された基準位置１８ｂが、下記式（１）の関係を満たすように、第１負荷部１４ｂを変位させることが好ましい。この場合、ルート部１６ａ（図２参照）の近傍の部分に、圧縮方向の力を十分に加えることができ、ルート部１６ａの近傍の部分の引張残留応力を十分に低減できる、またはルート部１６ａの近傍の部分に十分な圧縮残留応力を発生させることができる。

ｄ_ｓｐ×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（１）
上記式（１）において、ｄ_ｓｐは、下記式（２）によって規定され、ｔ_１は、第１板材１２の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、第２板材１４の厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ＝ｄ_ｍａｘ−ｄ_ｆ ・・・（２）

なお、図３では、一方の第１負荷部１４ｂについて説明したが、他方の第１負荷部１４ｂについても同様に基準位置１８ｂを規定し、基準位置１８ｂが、上記式（１）の関係を満たすように、第１負荷部１４ｂを変位させることが好ましい。

また、上記においては、溶接ビード１６の幅方向において第１負荷部１４ｂが２０ｍｍ以上の長さを有している場合について説明したが、図４に示すように、溶接ビード１６の幅方向において第１負荷部１４ｂの長さが２０ｍｍ以下である場合も同様に基準位置１８ｂを規定し、その基準位置１８ｂに基づいて距離ｄ_ｍａｘおよび距離ｄ_ｆ（図示せず）が規定される。

（本実施形態の利用例）
本実施形態に係る製造方法は、溶接継手を補修する際にも利用できる。例えば、図５に示すように、２枚の金属板２０ａ，２０ｂが突き合わせ溶接された構成を有する溶接継手２０において、金属板２０ａに亀裂２２が生じたとする。この場合、まず、図５および図６に示すように、金属板２０ａにおいて亀裂２２が生じている部分を取り除くことによって、金属板２０ａに開先２４を形成する。なお、開先２４の形成方法は、上述の特許文献１に開示された方法と同様であるので、詳細な説明は省略する。

次に、図７に示すように、開先２４を覆うように金属板２０ａの裏面側に裏当て材２６を配置するとともに、開先２４内に溶接ビード（溶接金属）２８を形成することによって、金属板２０ａを裏当て材２６の表面２６ａに接合する。次に、図８に示すように、裏当て材２６および溶接ビード２８のうち、金属板２０ａから金属板２０ｂ側に突出している部分を除去する。これにより、溶接継手２０の補修が完了する。なお、裏当て材２６および溶接ビード２８を上記のように除去しなくてもよいが、裏当て材２６と溶接ビード２８との境界部において応力集中が生じることを抑制するためには、裏当て材２６および溶接ビード２８のうち、金属板２０ａから金属板２０ｂ側に突出した部分を除去することが好ましい。

その後、補修が完了した溶接継手２０を素材として、上述の実施形態で説明したように、負荷工程および除荷工程を実施する。具体的には、金属板２０ａを第１板材とし、裏当て材２６を第２板材とし、裏当て材２６のうち、溶接ビード２８の幅方向において開先２４よりも一方側の部分および上記幅方向において開先２４よりも他方側の部分をそれぞれ第１負荷部２６ｂとして、負荷工程および除荷工程を実施する。これにより、補修された溶接継手２０の疲労強度を向上させることができる。

（第２実施形態）
以下、本発明の第２実施形態に係る溶接構造部材の製造方法について説明する。まず、本実施形態に係る製造方法において用いられる素材について説明する。図９は、本実施形態に係る製造方法において用いられる素材を示す図であり、（ａ）は素材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ部分を示す断面図である。

図９に示すように、素材３０は、金属からなる第１板材３２ａと、金属からなる第２板材３４と、金属からなる第３板材３２ｂと、溶接ビード（溶接金属）３６とを備えている。本実施形態では、第１板材３２ａおよび第３板材３２ｂとして、例えば、厚みが４ｍｍ〜６０ｍｍの金属板が用いられ、第２板材３４として、例えば、厚みが４ｍｍ〜６０ｍｍの金属板が用いられる。

第１板材３２ａと第３板材３２ｂとは、互いの間に開先３３が形成されるように、第２板材３４の表面３４ａ上に設けられている。本実施形態においても、第２板材３４は、開先３３を覆うように設けられた裏当て材である。

溶接ビード３６は、第１板材３２ａの縁部および第３板材３２ｂの縁部に沿って形成されている。本実施形態では、溶接ビード３６は、第１板材３２ａの縁部と第３板材３２ｂの縁部との間に形成された開先３３内に形成されている。第１板材３２ａの縁部および第３板材３２ｂの縁部は、溶接ビード３６によって互いに接合されるとともに第２板材３４の表面３４ａに接合されている。すなわち、素材３０は、第１板材３２ａと第３板材３２ｂとが突き合わせ溶接された溶接継手である。

次に、本実施形態に係る溶接構造部材の製造方法が備える各工程について詳細に説明する。図１０は、本実施形態に係る製造方法の各工程を説明するための図である。なお、図１０には、素材３０の正面図（溶接ビード３６の長さ方向から見た図）が示されている。

本実施形態では、図９および図１０に示すように、第２板材３４のうち溶接ビード３６の幅方向において開先３３よりも一方側の部分を第１負荷部３４ｂと規定し、第２板材３４のうち溶接ビード３６の幅方向において開先３３よりも他方側の部分を第２負荷部３４ｃと規定する。本実施形態では、第１負荷部３４ｂは、上記幅方向における溶接ビード３６の一方側で第１板材３２ａに重なり、第２負荷部３４ｃは、上記幅方向における溶接ビード３６の他方側で第３板材３２ｂに重なっている。

本実施形態に係る製造方法では、下記の負荷工程および除荷工程が順に実施される。

（負荷工程）
図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、負荷工程では、第１負荷部３４ｂが第１板材３２ａの厚み方向において第１板材３２ａから離れるように、かつ第２負荷部３４ｃが第３板材３２ｂの厚み方向において第３板材３２ｂから離れるように、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに力Ｆを加える。本実施形態では、素材３０のうち溶接ビード３６のルート部３６ａ,３６ｂ（図１０（ｂ）参照）の近傍の部分を塑性変形させるように、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに力を加える。なお、溶接ビード３６のルート部３６ａには、第１板材３２ａ側のルート部と、第２板材３４側のルート部とが含まれる。同様に、溶接ビード３６のルート部３６ｂには、第３板材３２ｂ側のルート部と、第２板材３４側のルート部とが含まれる。負荷工程においては、特に、第１板材３２ａ側のルート部の近傍の部分および第３板材３２ｂ側のルート部の近傍の部分に塑性変形を生じさせることが好ましい。

第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに対する荷重の負荷方法は特に限定されないが、例えば、上述の第１実施形態における第１負荷部１４ｂに対する負荷方法と同様の方法で荷重を負荷することができる。

なお、本実施形態においても、上述の第１実施形態の素材１０と同様に、第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの間、および第３板材３２ｂと第２負荷部３４ｃとの間には、第１板材３２ａ（または第３板材３２ｂ）の厚み方向における長さが０．１ｍｍ以上となる隙間が形成されていることが好ましい。

（除荷工程）
除荷工程では、負荷工程において第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに加えていた力を除く。これにより、第２板材３４は、負荷工程前の第２板材３４の形状に戻るように変形する。このようにして、溶接構造部材３０ａが製造される。

なお、本実施形態では、上述のように、負荷工程においてルート部３６ａ,３６ｂの近傍を塑性変形させている。そのため、第２板材３４は、負荷工程前の第２板材３４の形状に完全には戻らない。すなわち、溶接構造部材３０ａの形状は、素材３０と同一ではない。

（本実施形態の作用効果）
素材３０において溶接ビード３６のルート部３６ａ，３６ｂの近傍には、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張の残留応力が発生しているおそれがある。このため、素材３０をそのまま溶接構造部材として利用すると、素材３０に繰り返し応力が作用した際に、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍において応力集中が生じ、疲労亀裂が生じるおそれがある。

そこで、本実施形態に係る製造方法では、溶接構造部材において上記のような応力集中が発生することを抑制するために、素材３０に対して、上述の負荷工程および除荷工程を実施することによって、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍に圧縮方向の力を加えている。

具体的には、まず、負荷工程において、上述したように、第１負荷部３４ｂが第１板材３２ａから離れるように、かつ第２負荷部３４ｃが第３板材３２ｂから離れるように、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに力を加える。これにより、ルート部３６ａの近傍の部分が第１負荷部３４ｂ側に引っ張られ、かつルート部３６ｂの近傍の部分が第２負荷部３４ｃ側に引っ張られる。本実施形態では、第１負荷部３４ｂは、ルート部３６ａを中心として回転するように第１板材３２ａから離れ、第２負荷部３４ｃは、ルート部３６ｂを中心として回転するように第３板材３２ｂから離れる。このため、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分には、溶接ビード３６の幅方向に平行な方向において引張の力が与えられる。その結果、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分に引張塑性ひずみが生じる。

その後、除荷工程を実施することによって、上述したように、第２板材３４は、元の形状に戻るように変形する。これにより、第２板材３４によって、素材３０のうちルート部３６ａの近傍の部分が第１板材３２ａ側に押し付けられ、ルート部３６ｂの近傍の部分が第３板材３２ｂ側に押し付けられる。すなわち、スプリングバックの効果が生じる。この結果、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分に、溶接ビード３６の幅方向に平行な方向において圧縮の力を加えることができる。これにより、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分の引張残留応力を低減できる、またはルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分に圧縮残留応力を発生させることができる。

このため、例えば、溶接構造部材３０ａに荷重が繰り返し加わった場合でも、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍において大きな引張応力が発生することを防止することができる。その結果、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍において疲労亀裂が発生することを抑制することができる。また、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍に疲労亀裂が既に発生している場合には、その亀裂先端の引張残留応力を低減できる、または亀裂先端に圧縮残留応力を発生させることができるので、疲労亀裂が進展することを抑制することができる。

以上のように、本実施形態に係る製造方法によれば、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに力を加えることによって、溶接構造部材３０ａの疲労強度を簡単に向上させることができる。

なお、図１０では、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに対して同時に負荷工程および除荷工程を実施する場合について説明したが、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃのうちの一方に対して負荷工程および除荷工程を実施した後に、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃのうちの他方に対して負荷工程および除荷工程を実施してもよい。

また、図１０では、第２板材３４が変形し、第１板材３２ａおよび第３板材３２ｂは変形していないが、第１板材３２ａおよび第３板材３２ｂが変形してもよい。具体的には、負荷工程においては、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃが第１板材３２ａおよび第３板材３２ｂから離れるように第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃに力が加えられていれば、第１板材３２ａおよび第３板材３２ｂが変形してもよい。

（負荷工程における第１負荷部および第２負荷部の好ましい変位）
次に、負荷工程おける第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃの好ましい変位について説明する。図１１は、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃの好ましい変位を説明するための図である。

図１１に示すように、本実施形態では、溶接ビード３６の長さ方向に直交する断面において、第２板材３４の表面３４ａにおける第１負荷部３４ｂと溶接ビード３６との第１境界３８ａを通りかつ第１負荷部３４ｂにおける表面３４ａに平行な仮想的な線を第１基準線ＲＬ１と規定する。また、第１基準線ＲＬ１上において第１境界３８ａから溶接ビード３６とは反対側に２０ｍｍ離れた位置を第１基準位置３８ｂと規定する。

同様に、溶接ビード３６の長さ方向に直交する断面において、第２板材３４の表面３４ａにおける第２負荷部３４ｃと溶接ビード３６との第２境界３９ａを通りかつ第２負荷部３４ｃにおける表面３４ａに平行な仮想的な線を第２基準線ＲＬ２と規定する。また、第２基準線ＲＬ２上において第２境界３９ａから溶接ビード３６とは反対側に２０ｍｍ離れた位置を第２基準位置３９ｂと規定する。

本実施形態では、負荷工程において、第１基準位置３８ｂが下記式（３）の関係を満たすように、かつ第２基準位置３９ｂが下記式（５）の関係を満たすように、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃを変位させることが好ましい。

ｄ_ｓｐ１×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（３）
上記式（３）において、ｄ_ｓｐ１は、下記式（４）によって規定され、ｔ_１は、第１板材３２ａの厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、第２板材３４の厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ１＝ｄ_ｍａｘ１−ｄ_ｆ１ ・・・（４）
上記式（４）において、ｄ_ｍａｘ１は、負荷工程において第１負荷部３４ｂに最大荷重が負荷されたときの第１基準位置３８ｂと第１板材３２ａとの距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆ１は、除荷工程後の第１基準位置３８ｂと第１板材３２ａとの距離（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ２×（ｔ_２/ｔ_３）^１．５≧０．１５ ・・・（５）
上記式（５）において、ｄ_ｓｐ２は、下記式（６）によって規定され、ｔ_２は、第２板材３４の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_３は、第３板材３２ｂの厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ２＝ｄ_ｍａｘ２−ｄ_ｆ２ ・・・（６）
上記式（６）において、ｄ_ｍａｘ２は、負荷工程において第２負荷部３４ｃに最大荷重が負荷されたときの第２基準位置３９ｂと第３板材３２ｂとの距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆ２は、除荷工程後の第２基準位置３９ｂと第３板材３２ｂとの距離（ｍｍ）を示す。

第１基準位置３８ｂが上記式（３）の関係を満たすように、かつ第２基準位置３９ｂが上記式（５）の関係を満たすように、第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃを変位させることによって、ルート部３６ａ，３６ｂ（図１０参照）の近傍の部分に、圧縮方向の力を十分に加えることができる。その結果、ルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分の引張残留応力を十分に低減できる、またはルート部３６ａ，３６ｂの近傍の部分に十分な圧縮残留応力を発生させることができる。

（第３実施形態）
以下、本発明の第３実施形態に係る溶接構造部材の製造方法について説明する。まず、本実施形態に係る製造方法において用いられる素材について説明する。図１２は、本実施形態に係る製造方法において用いられる素材を示す図であり、（ａ）は素材を示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ部分を示す断面図である。また、図１３は、負荷工程を説明するための図である。

図１２に示すように、素材４０は、金属からなる第１板材４２と、金属からなる第２板材４４と、溶接ビード（溶接金属）４６とを備えている。本実施形態では、第１板材４２として、例えば、厚みが１ｍｍ〜６０ｍｍの金属板が用いられ、第２板材４４として、例えば、厚みが１ｍｍ〜６０ｍｍの金属板が用いられる。

溶接ビード４６は、第１板材４２の縁部に沿って形成されている。第１板材４２の縁部は、溶接ビード４６によって第２板材４４の表面４４ａに接合されている。本実施形態では、素材４０は、重ね溶接継手である。

本実施形態では、図１２に示すように、第２板材４４のうち溶接ビード４６の幅方向において溶接ビード４６よりも一方側の部分を第１負荷部４４ｂと規定する。第１負荷部４４ｂは、上記幅方向における溶接ビード４６の一方側で第１板材４２に重なっている。

本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、負荷工程および除荷工程が順に実施される。具体的には、図１３に示すように、まず、負荷工程において、第１負荷部４４ｂが第１板材４２の厚み方向において第１板材４２から離れるように、第１負荷部４４ｂに力Ｆを加える。本実施形態では、素材４０のうち溶接ビード４６のルート部４６ａ（図１２（ｂ）参照）の近傍の部分を塑性変形させるように、第１負荷部４４ｂに力を加える。なお、溶接ビード４６のルート部４６ａには、第１板材４２側のルート部と、第２板材４４側のルート部とが含まれる。負荷工程においては、特に、第１板材４２側のルート部の近傍の部分に塑性変形を生じさせることが好ましい。

第１負荷部４４ｂに対する荷重の負荷方法は特に限定されないが、例えば、上述の第１実施形態における第１負荷部１４ｂに対する負荷方法と同様の方法で荷重を負荷することができる。

なお、本実施形態においても、上述の素材１０，３０と同様に、第１板材４２と第１負荷部４４ｂとの間には、第１板材４２の厚み方向における長さが０．１ｍｍ以上となる隙間が形成されていることが好ましい。

次に、負荷工程において第１負荷部４４ｂに加えていた力を除く（除荷工程）。これにより、第２板材４４は、負荷工程前の第２板材４４の形状に戻るように変形する。このようにして、溶接構造部材が製造される。

（本実施形態の作用効果）
素材４０においても、上述の素材１０，３０と同様に、ルート部４６ａの近傍には、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張の残留応力が発生しているおそれがある。そこで、本実施形態においても上述の実施形態と同様に、素材４０に対して負荷工程および除荷工程を実施することによって、ルート部４６ａの近傍に、溶接ビード４６の幅方向に平行な方向において圧縮の力を加えている。

具体的には、まず、負荷工程において、上述したように、第１負荷部４４ｂが第１板材４２から離れるように第１負荷部４４ｂに力を加える。これにより、ルート部４６ａの近傍の部分が第１負荷部４４ｂ側に引っ張られ、ルート部４６ａの近傍の部分に引張塑性ひずみが生じる。その後、除荷工程を実施することによって、上述したように、第２板材４４は、元の形状に戻るように変形する。これにより、第２板材４４によって、素材４０のうちルート部４６ａの近傍の部分が第１板材４２側に押し付けられ、ルート部４６ａの近傍の部分に圧縮方向の力を加えることができる。その結果、ルート部４６ａの近傍の部分の引張残留応力を低減できる、またはルート部４６ａの近傍の部分に圧縮残留応力を発生させることができる。したがって、上述の実施形態と同様に、本実施形態においても、溶接構造部材の疲労強度を向上させることができる。

以上のように、本実施形態に係る製造方法においても、上述の実施形態と同様に、第１負荷部４４ｂに力を加えることによって、溶接構造部材の疲労強度を簡単に向上させることができる。

（負荷工程における第１負荷部の好ましい変位）
次に、負荷工程おける第１負荷部４４ｂの好ましい変位について説明する。図１３に示すように、本実施形態では、溶接ビード４６の長さ方向に直交する断面において、第２板材４４の表面４４ａにおける第１負荷部４４ｂと溶接ビード４６との境界４８ａを通りかつ第１負荷部４４ｂにおける表面４４ａに平行な仮想的な線を基準線ＲＬと規定する。また、基準線ＲＬ上において境界４８ａから溶接ビード４６とは反対側に２０ｍｍ離れた位置を基準位置４８ｂと規定する。本実施形態では、負荷工程において、基準位置４８ｂが下記式（１）の関係を満たすように、第１負荷部４４ｂを変位させることが好ましい。

ｄ_ｓｐ×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（１）
上記式（１）において、ｄ_ｓｐは、下記式（２）によって規定され、ｔ_１は、第１板材４２の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、第２板材４４の厚み（ｍｍ）を示す。
ｄ_ｓｐ＝ｄ_ｍａｘ−ｄ_ｆ ・・・（２）
上記式（２）において、ｄ_ｍａｘは、負荷工程において第１負荷部４４ｂに最大荷重が負荷されたときの基準位置４８ｂと第１板材４２との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆは、除荷工程後の基準位置４８ｂと第１板材４２との距離（ｍｍ）を示す。

基準位置４８ｂが上記式（１）の関係を満たすように第１負荷部４４ｂを変位させることによって、ルート部４６ａ（図１２参照）の近傍の部分に、圧縮方向の力を十分に加えることができる。その結果、ルート部４６ａの近傍の部分の引張残留応力を十分に低減できる、またはルート部４６の近傍の部分に十分な圧縮残留応力を発生させることができる。

（シミュレーションに基づく検討）
以下、有限要素法を用いたシミュレーション結果とともに、本発明の効果を説明する。本発明者らは、図１４に示すように、上述の素材３０の１／２の解析モデル（以下、解析モデル３０と記載する。）を作成して、ＦＥＭ解析を行った。なお、説明を簡便にするために、解析モデル３０の各構成要素には、上述の素材３０の対応する構成要素と同一の名称および符号を付している。図１４において、（ａ）は解析モデルを示す図であり、（ｂ）は解析モデルにおいてルート部３６ａに相当する部分の拡大図である。

解析モデル３０は、４節点の２次元平面ひずみ要素を用いて作成した。図１４に示すように、溶接ビード３６の幅方向における解析モデル３０の長さは１００ｍｍとし、第１板材３２ａの厚みｔ_１は１２ｍｍとし、第２板材３４（第１負荷部３４ｂ）の厚みｔ_２は６ｍｍ、９ｍｍ、および１２ｍｍとし、第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの初期（負荷工程前）の隙間ｄ_０は、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、および２．０ｍｍとした。

ＦＥＭ解析では、第１板材３２ａ、第２板材３４および溶接ビード３６の材料として、ＳＭ４９０Ｂ（ＪＩＳ Ｇ３１０６ ２０１５）を用いたと仮定し、その応力−ひずみ線図を用いた。具体的には、降伏応力を４５２ＭＰａ、ヤング率を２０６ＧＰａ、ポアソン比を０．３にそれぞれ設定し、等方硬化則に従ってＦＥＭ解析を行った。

ＦＥＭ解析では、まず、第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの隙間を拡げる方向の荷重を、第１板材３２ａおよび第１負荷部３４ｂに与えた（負荷工程）。より具体的には、第２板材３４の表面３４ａにおいて第１負荷部３４ｂの端面Ａ１から２ｍｍの範囲、および第１板材３２ａのうち表面３４ａの上記２ｍｍの範囲に対向する部分に荷重を均一に作用させた。その後、除荷を行い（除荷工程）、溶接ビード３６のルート部３６ａ（より具体的には、図１４（ｂ）に示す位置Ａ２）に生じる溶接ビード３６の幅方向に平行な方向の応力を算出した。

図１５に、負荷工程および除荷工程において解析モデル３０に与えられる荷重（負荷荷重）とルート部３６ａに生じる応力との関係を示し、図１６に、負荷荷重と第１板材３２ａおよび第１負荷部３４ｂの隙間の拡張量Δｄ（＝その時点の隙間ｄ_１−初期の隙間ｄ_０）との関係を示す。なお、図１５および図１６には、隙間ｄ_０を０．２ｍｍ、第２板材３４の厚みｔ_２を９ｍｍ、負荷工程における最大負荷荷重を６００ＭＰａに設定した場合の解析結果を示す。

なお、図１５以降の各図において、ルート部３６ａに生じる応力が正の値の場合は、ルート部３６ａに引張応力が発生していることを示し、負の値の場合は、ルート部３６ａに圧縮応力が発生していることを示す。拡張量Δｄは、第１負荷部３４ｂの端面Ａ１（図１４（ａ）参照）の第１板材３２ａ側の端部Ａ３と第１板材３２ａとの距離に基づいて算出した。

図１５に示した結果から分かるように、負荷工程において負荷荷重が増加することにより、ルート部３６ａに引張応力が生じる。負荷荷重がさらに増加し、ルート部３６ａ近傍が塑性変形し始めると、引張応力の増加量は減少する。その後、除荷工程において、負荷荷重が減少するのに従ってルート部３６ａの引張応力も減少する。負荷荷重がさらに減少することによって、ルート部３６ａには圧縮応力が生じる。

上記の解析結果から、素材３０の製造時（第１板材３２ａと第２板材３４との溶接時）にルート部３６ａに引張の残留応力が発生していたとしても、負荷工程および除荷工程を実行することにより、ルート部３６ａに、圧縮方向の力を加えることができることが分かった。すなわち、本発明に係る製造方法を実施することによって、ルート部３６ａ近傍の引張残留応力を低減できる、またはルート部３６ａ近傍に圧縮残留応力を発生させることができることが分かった。この効果によって、本発明によれば、溶接構造部材の疲労強度を向上することができる。

また、図１６に示した結果から、負荷工程によってルート部３６ａ近傍が塑性変形することにより、除荷工程後における第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの隙間は、初期の隙間ｄ_０よりも大きくなることが分かった。

図１７に、最大荷重時における第１板材３２ａおよび第１負荷部３４ｂの隙間の拡張量Δｄ_ｍａｘと除荷工程後にルート部３６ａに生じた応力との関係を示す。なお、本解析においても、隙間ｄ_０は０．２ｍｍに設定した。第２板材３４の厚みｔ_２は、６ｍｍ、９ｍｍおよび１２ｍｍに設定した。

図１７に示した結果から、隙間の拡張量Δｄ_ｍａｘが増加するほど、ルート部３６ａに生じる圧縮残留応力が増加することが分かった。一方で、拡張量Δｄ_ｍａｘが１ｍｍ以上となる条件では、ルート部３６ａに生じる圧縮残留応力はほぼ一定であった。これは、ルート部３６ａ以外の部分における塑性変形量が増加したためであると考えられる。なお、本解析では、拡張量Δｄ_ｍａｘを約１ｍｍ以上にするためには、負荷工程における負荷荷重を７００ＭＰａ以上にすればよいことが分かった。

図１７に示した結果のうち、第２板材３４の厚みｔ_２が６ｍｍの場合の解析結果に着目すると、最大荷重が３５０ＭＰａで拡張量Δｄ_ｍａｘが３ｍｍとなり、小さな荷重で第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの隙間を大きく拡張できた。しかしながら、除荷工程後にルート部３６ａに生じる圧縮残留応力は減少した。これは、第２板材３４の厚みが第１板材３２ａの厚みに対して薄くなったことで、負荷工程時に第２板材３４の変形量が増加し、第１板材３２ａ側のルート部の塑性変形量が減少したためであると考えられる。

一方、第１板材３２ａの厚みｔ_１および第２板材３４の厚みｔ_２をともに１２ｍｍに設定した解析では、負荷荷重は増加するものの、拡張量Δｄ_ｍａｘが僅か０．４ｍｍの場合でも、除荷工程後のルート部３６ａに生じる圧縮残留応力が６００ＭＰａに達した。以上の結果から、本発明においては、第２板材の厚みは、第１板材（第３板材）の厚みの半分以上であることが好ましく、２／３以上であることがより好ましいことが分かる。

図１８に、第１板材３２ａおよび第１負荷部３４ｂの初期の隙間ｄ_０と除荷工程後のルート部３６ａに生じた応力との関係を示す。なお、図１８には、第２板材３４の厚みｔ_２を９ｍｍ、負荷工程における最大負荷荷重を６５０ＭＰａに設定した場合の解析結果を示す。初期の隙間ｄ_０は、０．１ｍｍ、０．２ｍｍ、０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、１．５ｍｍ、および２．０ｍｍに設定した。

図１８に示した結果から、初期の隙間ｄ_０の増加に伴い、除荷工程後にルート部３６ａに生じる圧縮残留応力が増加することが分かる。ただし、初期の隙間ｄ_０がルート部３６ａに生じる圧縮残留応力に与える影響は小さいと考えられる。

以上の結果から、除荷工程後にルート部３６ａに生じる圧縮残留応力は、第１板材３２ａの厚み、第２板材３４の厚み、および最大負荷荷重の影響を受けることが分かった。一方で、本発明者らは、種々の研究の結果、除荷工程後にルート部３６ａに生じる残留応力は、除荷工程後のスプリングバック量（最大荷重時の第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの距離−除荷工程後の第１板材３２ａと第１負荷部３４ｂとの距離）にも影響を受けると考えた。そこで、本発明者らは、種々の研究に基づいて下記式（３ａ）で規定される第１負荷部３４ｂの変位に関する指標Ｓを導き出し、当該指標Ｓと除荷工程後のルート部３６ａに生じた応力との関係をさらに調査した。調査結果を図１９に示す。

Ｓ＝ｄ_ｓｐ１×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５ ・・・（３ａ）
上記式（３ａ）において、ｄ_ｓｐ１は、除荷工程後のスプリングバック量（ｍｍ）を示し、下記式（４ａ）によって規定される。ｔ_１は、第１板材３２ａの厚みを示し、ｔ_２は、第２板材３４の厚みを示す。
ｄ_ｓｐ１＝ｄ_ｍａｘ１−ｄ_ｆ１ ・・・（４ａ）
上記式（４ａ）において、ｄ_ｍａｘ１は、負荷工程において第１負荷部３４ｂに最大荷重が負荷されたときの第１負荷部３４ｂの端部Ａ３（図１４参照）と第１板材３２ａとの距離を示し、ｄ_ｆ１は、除荷工程後の端部Ａ３と第１板材３２ａとの距離を示す。

図１９に示した結果から、指標Ｓを用いることによって、第１板材３２ａおよび第１負荷部３４ｂの厚みかかわらず、除荷工程後のルート部３６ａに生じる残留応力を整理できることが分かる。たとえば、指標Ｓを０．１５以上に設定することによって、母材の降伏応力の約５０％に相当する圧縮残留応力をルート部３６ａに生じさせることができる。また、指標Ｓを０．２以上に設定することによって、十分に大きな圧縮残留応力（期待できる最大の圧縮残留応力に近い値）をルート部３６ａに生じさせることができる。

また、図１９に示した結果から、第２実施形態の素材３０において、上述の（３）式および（５）式の関係を満たすように第１負荷部３４ｂおよび第２負荷部３４ｃを変位させることによって、ルート部３６ａ，３６ｂ（図１０参照）の近傍の部分に、十分に大きな圧縮残留応力を生じさせることができることが分かる。

なお、第１実施形態に係る素材１０および第３実施形態に係る素材４０に関して、「第１板材および第２板材を有し、第１板材の少なくとも一部と第２板材の少なくとも一部とが重なっており、かつ第１板材の縁部に沿って形成された溶接ビードによって上記縁部が第２板材の表面に接合されている」という構成は、第２実施形態に係る素材３０と共通している。したがって、第１実施形態に係る素材１０および第３実施形態に係る素材４０についても、上述の素材３０についての解析と同様に良好な結果が得られると考えられる。

本発明によれば、溶接構造部材の疲労強度を簡単に向上させることができる。したがって、本発明は、溶接構造部材の製造に加えて、溶接構造部材（溶接継手等）の補修にも好適に利用できる。

１０，３０，４０ 素材
１０ａ，３０ａ 溶接構造部材
１２，３２ａ，４２ 第１板材
１２ａ，３３ 開先
１４，３４，４４ 第２板材
１４ａ，３４ａ，４４ａ 第２板材の表面
１４ｂ，３４ｂ，４４ｂ 第１負荷部
１６，３６，４６ 溶接ビード
１６ａ，３６ａ，３６ｂ，４６ａ ルート部
３２ｂ 第３板材
３４ｃ 第２負荷部

Claims (5)

1. 第１板材および第２板材を有し、前記第１板材の一部と前記第２板材の一部とが重なっており、かつ前記第１板材の縁部に沿って形成された溶接ビードによって前記縁部が前記第２板材の表面に接合されている素材から溶接構造部材を製造する方法であって、
   前記第２板材のうち前記溶接ビードの幅方向において前記溶接ビードよりも一方側でかつ前記第１板材に重なっている部分を第１負荷部として、前記第１負荷部が前記第１板材の厚み方向において前記第１板材から離れるように前記第１負荷部に力を加える負荷工程と、
   前記負荷工程において前記第１負荷部に加えられた力を除く除荷工程と、
   を備える、溶接構造部材の製造方法。
2. 前記第１板材は、厚み方向に貫通するように前記縁部に形成された開先を有し、
   前記第２板材は、前記開先を覆うように設けられた裏当て材であり、
   前記溶接ビードは、前記第１板材と前記第２板材とを接合するように前記開先内に形成され、
   前記負荷工程では、前記第２板材のうち前記溶接ビードの前記幅方向において前記開先よりも一方側の部分および前記幅方向において前記開先よりも他方側の部分をそれぞれ前記第１負荷部として、前記第１負荷部に力を加える、請求項１に記載の溶接構造部材の製造方法。
3. 前記素材は、前記第１板材との間に開先が形成されるように前記第２板材の前記表面上に設けられた第３板材をさらに有し、
   前記第２板材は、前記開先を覆うようにかつ前記第１板材および前記第３板材を接続するように設けられた裏当て材であり、
   前記溶接ビードは、前記第１板材と前記第２板材と前記第３板材とを接合するように前記開先内に形成され、
   前記負荷工程では、前記第２板材のうち前記溶接ビードの前記幅方向において前記開先よりも一方側で前記第１板材と重なっている部分を前記第１負荷部とし、前記第２板材のうち前記幅方向において前記開先よりも他方側で前記第３板材と重なっている部分を第２負荷部として、前記第１負荷部が前記第１板材の厚み方向において前記第１板材から離れるように前記第１負荷部に力を加えるとともに、前記第２負荷部が前記第３板材の厚み方向において前記第３板材から離れるように前記第２負荷部に力を加える、請求項１に記載の溶接構造部材の製造方法。
4. 前記溶接ビードの長さ方向に直交する断面において、前記第２板材の前記表面における前記第１負荷部と前記溶接ビードとの境界を通りかつ前記第１負荷部における前記表面に平行な線を基準線とし、前記基準線上において前記境界から前記溶接ビードとは反対側に２０ｍｍ離れた位置を基準位置とした場合に、前記基準位置は、下記式（１）で規定された関係を満たす、請求項１または２に記載の溶接構造部材の製造方法。
   ｄ_ｓｐ×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（１）
   上記式（１）において、ｄ_ｓｐは、下記式（２）によって規定され、ｔ_１は、前記第１板材の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、前記第２板材の厚み（ｍｍ）を示す。
   ｄ_ｓｐ＝ｄ_ｍａｘ−ｄ_ｆ ・・・（２）
   上記式（２）において、ｄ_ｍａｘは、前記負荷工程において前記第１負荷部に最大荷重が負荷されたときの前記基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆは、前記除荷工程後の前記基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示す。
5. 前記溶接ビードの長さ方向に直交する断面において、前記第２板材の前記表面における前記第１負荷部と前記溶接ビードとの第１境界を通りかつ前記第１負荷部における前記表面に平行な線を第１基準線とし、前記第１基準線上において前記第１境界から前記溶接ビードとは反対側に２０ｍｍ離れた位置を第１基準位置とした場合に、前記第１基準位置は、下記式（３）で規定された関係を満たし、
   前記断面において、前記第２板材の前記表面における前記第２負荷部と前記溶接ビードとの第２境界を通りかつ前記第２負荷部における前記表面に平行な線を第２基準線とし、前記第２基準線上において前記第２境界から前記溶接ビードとは反対側に２０ｍｍ離れた位置を第２基準位置とした場合に、前記第２基準位置は、下記式（５）で規定された関係を満たす、請求項３に記載の溶接構造部材の製造方法。
   ｄ_ｓｐ１×（ｔ_２/ｔ_１）^１．５≧０．１５ ・・・（３）
   上記式（３）において、ｄ_ｓｐ１は、下記式（４）によって規定され、ｔ_１は、前記第１板材の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_２は、前記第２板材の厚み（ｍｍ）を示す。
   ｄ_ｓｐ１＝ｄ_ｍａｘ１−ｄ_ｆ１ ・・・（４）
   上記式（４）において、ｄ_ｍａｘ１は、前記負荷工程において前記第１負荷部に最大荷重が負荷されたときの前記第１基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆ１は、前記除荷工程後の前記第１基準位置と前記第１板材との距離（ｍｍ）を示す。
   ｄ_ｓｐ２×（ｔ_２/ｔ_３）^１．５≧０．１５ ・・・（５）
   上記式（５）において、ｄ_ｓｐ２は、下記式（６）によって規定され、ｔ_２は、前記第２板材の厚み（ｍｍ）を示し、ｔ_３は、前記第３板材の厚み（ｍｍ）を示す。
   ｄ_ｓｐ２＝ｄ_ｍａｘ２−ｄ_ｆ２ ・・・（６）
   上記式（６）において、ｄ_ｍａｘ２は、前記負荷工程において前記第２負荷部に最大荷重が負荷されたときの前記第２基準位置と前記第３板材との距離（ｍｍ）を示し、ｄ_ｆ２は、前記除荷工程後の前記第２基準位置と前記第３板材との距離（ｍｍ）を示す。
   
   

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