JP2018167305A - Welding structure member - Google Patents
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Abstract
【課題】補助ビードを配置するための領域が制限されている場合でも、疲労強度を向上させることができる溶接構造部材を提供する。【解決手段】溶接構造部材３０は、ベース部材３２、接合部材３４、溶接ビード３６および補助ビード３８を有する。補助ビード３８の後端は、接合部材３４の突き当て面の端部よりも後方に４．０ｍｍの位置よりも前方に位置している。補助ビード３８の前端は、接合部材３４の突き当て面の端部よりも前方に位置している。補助ビード３８と突き当て面との左右方向における距離は、１６．０ｍｍ以上である。【選択図】図８PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a welded structural member capable of improving fatigue strength even when an area for arranging an auxiliary bead is limited. A welded structural member 30 has a base member 32, a joining member 34, a weld bead 36, and an auxiliary bead 38. The rear end of the auxiliary bead 38 is located behind the end of the abutting surface of the joining member 34 and in front of the position 4.0 mm. The front end of the auxiliary bead 38 is located in front of the end of the abutting surface of the joining member 34. The distance between the auxiliary bead 38 and the abutting surface in the left-right direction is 16.0 mm or more. [Selection diagram] FIG. 8
Description
本発明は、溶接構造部材に関する。 The present invention relates to a welded structural member.
近年、自動車の燃費向上のために、車体の軽量化が進められている。そして、車体の軽量化を実現するために、高強度鋼板同士を溶接した溶接構造部材が車体の構成部材として用いられている。 In recent years, the weight of the vehicle body has been reduced in order to improve the fuel efficiency of automobiles. And in order to implement | achieve the weight reduction of a vehicle body, the welded structural member which welded the high strength steel plates is used as a structural member of a vehicle body.
車体の構成部材として用いられる溶接構造部材には、優れた疲労強度が求められる。しかしながら、高強度鋼板を用いた場合でも溶接構造部材の疲労強度を十分に向上させることは難しい。そこで、従来、溶接構造部材の疲労強度を向上させるための種々の技術が提案されている。 An excellent fatigue strength is required for a welded structural member used as a structural member of a vehicle body. However, even when a high-strength steel plate is used, it is difficult to sufficiently improve the fatigue strength of the welded structural member. Therefore, various techniques for improving the fatigue strength of welded structural members have been proposed.
たとえば、特許文献１には、鋼板の表面に付加物を溶接した溶接構造物の疲労き裂発生防止法が開示されている。特許文献１に開示された技術では、鋼板の表面において、付加物の中心線から所定距離だけ離れた位置に、付加物の中心線と平行に、所定長さの溶接ビード（以下、補助ビードと記載する。）が設けられる。 For example, Patent Document 1 discloses a method for preventing the occurrence of fatigue cracks in a welded structure in which an appendage is welded to the surface of a steel plate. In the technique disclosed in Patent Document 1, a weld bead having a predetermined length (hereinafter referred to as an auxiliary bead) is parallel to the center line of the appendage at a position away from the center line of the appendage on the surface of the steel plate. To be described).
特許文献１の技術では、上記のように鋼板の表面に補助ビードを設けることによって、付加物の端面の溶接部に生じている引張残留応力に、補助ビードによって生じる圧縮残留応力を重畳させることができる。これにより、上記引張残留応力を低減することができるので、付加物の端面近傍における疲労き裂の発生を抑制できると考えられる。 In the technique of Patent Document 1, by providing the auxiliary bead on the surface of the steel sheet as described above, the compressive residual stress generated by the auxiliary bead can be superimposed on the tensile residual stress generated in the welded portion of the end face of the appendage. it can. Thereby, since the said tensile residual stress can be reduced, it is thought that generation | occurrence | production of the fatigue crack in the end surface vicinity of an appendage can be suppressed.
ところで、車体は複数の部材を組み合せて構成されるので、溶接構造部材を車体の構成部材として利用する場合、溶接構造部材において、補助ビードを配置するための領域を十分に確保することができない場合がある。言い換えると、補助ビードを配置するための領域が制限される場合がある。 By the way, since the vehicle body is configured by combining a plurality of members, when the welded structural member is used as a structural member of the vehicle body, in the welded structural member, a sufficient area for arranging the auxiliary beads cannot be secured. There is. In other words, the area for arranging the auxiliary beads may be limited.
このような場合には、特許文献１の技術を適切に利用することができない。具体的には、付加物の端面の溶接部に生じている引張残留応力に、補助ビードによって生じる圧縮残留応力を適切に重畳させることができない。これにより、疲労き裂の発生を防止できるという、特許文献１に開示された効果を十分に得ることができない。 In such a case, the technique of Patent Document 1 cannot be used appropriately. Specifically, the compressive residual stress generated by the auxiliary bead cannot be appropriately superimposed on the tensile residual stress generated in the welded portion of the end face of the appendage. Thereby, the effect disclosed in Patent Document 1 that the occurrence of fatigue cracks can be prevented cannot be sufficiently obtained.
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、補助ビードを配置するための領域が制限されている場合でも、疲労強度を向上させることができる溶接構造部材を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve such a problem, and provides a welded structural member capable of improving fatigue strength even when a region for arranging an auxiliary bead is limited. It is an object.
本発明は、下記の溶接構造部材を要旨とする。 The gist of the present invention is the following welded structure member.
（１）平面を有する第１板状部を含み、かつ金属からなるベース部材と、
前記ベース部材の前記平面に突き当てられた突き当て面、並びに前記突き当て面から前記平面に交差する方向に延びる互いに平行な第１面および第２面を有する第２板状部を含み、かつ金属からなる接合部材と、
前記突き当て面の前記第１面側の縁部に沿って延び、かつ前記ベース部材の前記平面と前記接合部材とを接合する溶接ビードと、
前記ベース部材の前記平面上に形成され、かつ前記溶接ビードに対して略平行に延びる補助ビードと、を備え、
前記接合部材の前記突き当て面、前記溶接ビードおよび前記補助ビードを、前記ベース部材の前記平面に対して垂直な方向に投影した場合に、
前記溶接ビードの延伸方向における前記突き当て面の端部を基準として、該端部から前記延伸方向に見て前記突き当て面が存在する方向を後方、その逆方向を前方とし、
前記溶接ビードは、前記突き当て面の前記端部よりも前方に突出しており、
前記補助ビードの後端は、前記突き当て面の前記端部よりも後方に４．０ｍｍの位置よりも前方に位置し、かつ前記端部よりも前方に１４．０ｍｍの位置よりも後方に位置し、
前記補助ビードの前端は、前記突き当て面の前記端部よりも前方に位置し、
前記溶接ビードの延伸方向に直交する方向における前記補助ビードと前記突き当て面の前記第１面側の縁部との距離は、１６．０ｍｍ以上３９．０ｍｍ以下である、溶接構造部材。
(1) a base member including a first plate-like portion having a plane and made of metal;
And a second plate-like portion having an abutting surface that is abutted against the plane of the base member and a first surface and a second surface that are parallel to each other and extend in a direction intersecting the plane from the abutting surface; A joining member made of metal;
A weld bead extending along an edge of the abutting surface on the first surface side and joining the flat surface of the base member and the joining member;
An auxiliary bead formed on the plane of the base member and extending substantially parallel to the weld bead,
When projecting the abutment surface of the joining member, the weld bead and the auxiliary bead in a direction perpendicular to the plane of the base member,
With reference to the end of the abutting surface in the extending direction of the weld bead, the direction in which the abutting surface exists as viewed from the end in the extending direction is the rear, and the opposite direction is the front.
The weld bead projects forward from the end of the abutting surface,
The rear end of the auxiliary bead is positioned in front of the position of 4.0 mm behind the end portion of the abutting surface, and is positioned in front of the position of 14.0 mm ahead of the end portion. And
The front end of the auxiliary bead is located in front of the end portion of the abutting surface,
The welded structural member, wherein a distance between the auxiliary bead and the edge of the abutting surface on the first surface side in a direction orthogonal to the extending direction of the weld bead is 16.0 mm or more and 39.0 mm or less.
（２）前記補助ビードの前後方向における長さは、１４．０ｍｍ以上である、上記（１）に記載の溶接構造部材。 (2) The welded structure member according to (1), wherein a length of the auxiliary bead in the front-rear direction is 14.0 mm or more.
（３）前記溶接ビードの延伸方向に直交する方向における前記補助ビードと前記突き当て面の前記第１面側の縁部との距離は、２４．０ｍｍ以上である、上記（１）または（２）に記載の溶接構造部材。 (3) The distance between the auxiliary bead and the edge of the abutting surface on the first surface side in a direction orthogonal to the extending direction of the weld bead is 24.0 mm or more, (1) or (2 ) Welded structural member.
（４）前記第１板状部の厚みは、０．８ｍｍ以上４．５ｍｍ以下である、上記（１）から（３）のいずれかに記載の溶接構造部材。 (4) The welded structure member according to any one of (1) to (3), wherein a thickness of the first plate-shaped portion is 0.8 mm or greater and 4.5 mm or less.
本発明によれば、補助ビードを配置するための領域が制限されている場合でも、溶接構造部材の疲労強度を向上させることができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even when the area | region for arrange | positioning an auxiliary bead is restrict | limited, the fatigue strength of a welded structure member can be improved.
（本発明者らによる検討）
本発明者らは、溶接構造部材の疲労強度を向上させるために、種々の検討を行なった。具体的には、溶接構造部材の解析モデルを作成してＦＥＭ解析を行なうことによって、溶接構造部材の疲労強度についての検討を行なった。
(Examination by the present inventors)
The present inventors have made various studies in order to improve the fatigue strength of the welded structural member. Specifically, the fatigue strength of the welded structural member was examined by creating an analytical model of the welded structural member and performing FEM analysis.
図１は、溶接構造部材の解析モデルを示す斜視図である。図１に示すように、解析モデル１０は、第１方向Ｄ１に延びるベース部材１２、第１方向Ｄ１に直交する第２方向Ｄ２に延びる接合部材１４、およびベース部材１２と接合部材１４とを接合する溶接ビード１６を備えている。ベース部材１２および接合部材１４はそれぞれ、開断面形状を有している。以下の説明では、第１方向Ｄ１を左右方向とし、第２方向Ｄ２を上下方向とする。
FIG. 1 is a perspective view showing an analysis model of a welded structure member. As shown in FIG. 1, the
図２は、解析モデル１０の左右方向における中央部を示す平面図である。図２に示すように、解析モデル１０の平面視において、溶接ビード１６は、接合部材１４の外面に沿って設けられている。以下の説明では、平面視において、第１方向（左右方向）Ｄ１に直交する方向を前後方向とする。
FIG. 2 is a plan view showing a central portion of the
図１を参照して、ベース部材１２には、複数の穴１２ａ〜１２ｇが形成されている。また、図示していないが、前後方向において穴１２ｇに対向する位置にも穴１２ｈが形成されている。接合部材１４には、２つの穴１４ａ,１４ｂが形成されている。図１および図２を参照して、溶接ビード１６の両端は、接合部材１４の前端部１４ｃ,１４ｄよりも前方に突出している。
With reference to FIG. 1, the
なお、本発明者らのこれまでの研究により、解析モデル１０では、接合部材１４を上方に引っ張った場合に、接合部材１４の前端部１４ｃ,１４ｄと溶接ビード部１６との境界部１８ａ，１８ｂの近傍において、最大主応力の値が大きくなり易いことが分かっている。このため、解析モデル１０と同様の構成を有する溶接構造部材では、上記境界部１８ａ，１８ｂの近傍において亀裂が発生し易いと考えられる。そのため、溶接構造部材の疲労強度を向上させるためには、境界部１８ａ，１８ｂの近傍の応力を低減させることが重要である。このような観点から、本発明者らは、以下に説明する解析を行なった。
According to the research conducted by the present inventors, in the
以下に、解析モデル１０の詳細な構成を示す。
The detailed configuration of the
（ベース部材）
厚み：２．６ｍｍ
上下方向（第２方向Ｄ２）の長さ：５０ｍｍ
左右方向（第１方向Ｄ１）の長さ：３００ｍｍ
前後方向（第１方向Ｄ１および第２方向Ｄ２に直交する方向）の長さ：１５０ｍｍ
穴１２ｂ，１２ｃの中心間距離：２３０ｍｍ
穴１２ａ，１２ｄの中心間距離：２３０ｍｍ
穴１２ｆ，１２ｇの中心間距離：２３０ｍｍ
穴１２ｅ，１２ｈの中心間距離：２３０ｍｍ
穴１２ｂ，１２ａの中心間距離：１００ｍｍ
穴１２ｃ，１２ｄの中心間距離：１００ｍｍ
上面１３から穴１２ｆ，１２ｇ，１２ｅ，１２ｈの中心までの上下方向の距離：２５ｍｍ
ヤング率：２１００００ＭＰａ
ポアソン比：０．３
(Base member)
Thickness: 2.6mm
Length in the vertical direction (second direction D2): 50 mm
Length in the left-right direction (first direction D1): 300mm
Length in the front-rear direction (direction perpendicular to the first direction D1 and the second direction D2): 150 mm
Distance between centers of
Distance between centers of
Distance between centers of
Distance between centers of
Distance between centers of
Distance between centers of
Vertical distance from
Young's modulus: 210000 MPa
Poisson's ratio: 0.3
（接合部材）
厚み：２．６ｍｍ
上下方向の長さ：８０ｍｍ
左右方向の長さ：７０ｍｍ
前後方向の長さ：８０ｍｍ
穴１４ａの位置：側壁部１５ａの中央
穴１４ｂの位置：側壁部１５ｂの中央
ヤング率：２１００００ＭＰａ
ポアソン比：０．３
(Joining member)
Thickness: 2.6mm
Vertical length: 80mm
Left and right length: 70mm
Longitudinal length: 80mm
Position of
Poisson's ratio: 0.3
（溶接ビード）
幅Ｗ（図２参照）：４．３ｍｍ
上下方向の長さ：５ｍｍ
接合部材の前端部から前方へ突出する部分の長さＬＢ（図２参照）：１３．７ｍｍ
ヤング率：２１００００ＭＰａ
ポアソン比：０．３
(Weld bead)
Width W (see FIG. 2): 4.3 mm
Vertical length: 5mm
Length LB of the portion protruding forward from the front end of the joining member (see FIG. 2): 13.7 mm
Young's modulus: 210000 MPa
Poisson's ratio: 0.3
ＦＥＭ解析では、ベース部材１２の複数の穴１２ａ〜１２ｈに固定治具（剛体）を配置してベース部材１２を固定するとともに、接合部材１４の穴１４ａ，１４ｂに円柱状の部材（剛体）を通し、その部材を介して接合部材１４を上方（ベース部材１２から離れる方向）に２．０ｋＮの力で引っ張った。そして、解析モデル１０において、境界部１８ａ，１８ｂの近傍に生じる最大主応力を求めた。その結果、最大主応力の最大値は、８３０ＭＰａであった。なお、解析モデル１０は、左右対称形状を有しているので、境界部１８ａの近傍に生じる最大主応力と、境界部１８ｂの近傍に生じる最大主応力は等しい。
In the FEM analysis, a fixing jig (rigid body) is disposed in the plurality of
さらに、本発明者らは、図３に示すように、上述の解析モデル１０において、接合部材１４の外側でかつベース部材１２の表面に一対の補助ビード２０を形成して、上述の解析と同様に、接合部材１４を上方に２．０ｋＮの力で引っ張った。そして、上記境界部１８ａ，１８ｂの近傍に生じる最大主応力を求めた。なお、本発明者らは、接合部材１４と補助ビード２０との左右方向における距離ｄ、補助ビード２０の前後方向における長さＬ、前後方向における補助ビード２０の後端の位置Ｐ１が異なる複数の解析モデル１０を作成して、境界部１８ａ,１８ｂの近傍に生じる最大主応力を求めた。
Further, as shown in FIG. 3, the present inventors form a pair of
以下に、補助ビード２０の詳細な構成を示す。
Below, the detailed structure of the
（補助ビード）
幅（左右方向の長さ）：６ｍｍ
高さ（上下方向の長さ）：２ｍｍ
前後方向の長さＬ：１４．０ｍｍ、２０．０ｍｍ、２６．０ｍｍ、３２．０ｍｍ
距離ｄ：５．３ｍｍ、８ｍｍ、１０ｍｍ、１２ｍｍ、１６ｍｍ、２４ｍｍ
ヤング率：２１００００ＭＰａ
ポアソン比：０．３
(Auxiliary beads)
Width (length in the left-right direction): 6mm
Height (vertical length): 2mm
Longitudinal length L: 14.0 mm, 20.0 mm, 26.0 mm, 32.0 mm
Distance d: 5.3 mm, 8 mm, 10 mm, 12 mm, 16 mm, 24 mm
Young's modulus: 210000 MPa
Poisson's ratio: 0.3
図４は、接合部材１４と補助ビード２０との左右方向における距離ｄを５．３ｍｍに設定した解析モデルにおいて、境界部１８ａ，１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値と補助ビード２０の後端の位置Ｐ１との関係を示す図である。なお、補助ビード２０の長さＬは、１４．０ｍｍ、２０．０ｍｍ、２６．０ｍｍおよび３２．０ｍｍに設定した。
4 shows an analysis model in which the distance d between the joining
図４および後述の図５〜図７では、補助ビード２０の後端の位置Ｐ１は、接合部材１４の前端部１４ｃ，１４ｄの位置Ｐ０からの前後方向における距離で示す。位置Ｐ１が正の値で示されている場合には、位置Ｐ１が位置Ｐ０よりも前方の位置であることを意味し、位置Ｐ１が負の値で示されている場合には、位置Ｐ１が位置Ｐ０よりも後方の位置であることを意味する。
In FIG. 4 and FIGS. 5 to 7 described later, the rear end position P 1 of the
なお、図３に示したように、溶接ビード１６の両端部（接合部材１４の前端部１４ｃ,１４ｄよりも前方に突出した部分）の幅は、溶接ビード１６の他の部分の幅よりも大きい。このため、距離ｄを５．３ｍｍに設定した場合には、溶接ビード１６の端部と補助ビード２０との間にほとんど隙間が生じない。
As shown in FIG. 3, the width of both end portions of the weld bead 16 (portions protruding forward from the
図４に示すように、本発明者らの解析の結果、距離ｄが５．３ｍｍに設定されている場合には、補助ビード２０の後端の位置によっては、境界部１８ａ,１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値が、補助ビード２０を有していない解析モデルにおける最大主応力の最大値（８３０ＭＰａ）よりも大きくなる場合があることが分かった。言い換えると、補助ビードを形成したとしても、補助ビードの位置によっては、溶接構造部材の疲労強度を向上させることができないばかりか逆に悪化させてしまう場合があることが分かった。
As shown in FIG. 4, when the distance d is set to 5.3 mm as a result of the analysis by the present inventors, depending on the position of the rear end of the
図４に示した結果からは、特に、位置Ｐ１の値が約−４．０ｍｍ以上である場合に、境界部１８ａ,１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値が、補助ビード２０を形成していない場合よりも大きくなる場合があることが分かった。すなわち、補助ビード２０の後端が、接合部材１４の前端（位置Ｐ０）から後方に約４．０ｍｍの位置よりも前方に位置している場合には、補助ビード２０を形成することによって、溶接構造部材の疲労強度が低下するおそれがあることが分かった。
From the results shown in FIG. 4, in particular, formed when the value of the position P 1 is about -4.0mm or more, the
ところで、溶接構造部材を車体の構成部材として用いる場合、他の構成部材との関係から、補助ビードを形成するための領域を十分に確保できない場合がある。このため、接合部材１４の前端（位置Ｐ０）から後方に約４．０ｍｍの位置よりも後方には、補助ビードを形成することができない場合があり得る。この場合、補助ビードを形成しても、溶接構造部材の疲労強度を向上させることができないばかりか逆に低下させるおそれがある。そこで、本発明者らは、上記のように補助ビードを形成するための領域に制限がある場合でも、溶接構造部材の疲労強度を向上させることができる構成について、さらに検討を進めた。
By the way, when using a welding structure member as a structural member of a vehicle body, there may be a case where a region for forming an auxiliary bead cannot be sufficiently secured due to a relationship with other structural members. For this reason, the auxiliary bead may not be formed behind the position of about 4.0 mm behind the front end (position P 0 ) of the joining
図５は、補助ビード２０の長さを１４．０ｍｍに設定した解析モデルにおいて、境界部１８ａ，１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値と補助ビード２０の後端の位置Ｐ１との関係を示す図である。また、図６は、補助ビード２０の長さを２０ｍｍに設定した解析モデルにおいて、境界部１８ａ，１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値と補助ビード２０の後端の位置Ｐ１との関係を示す図であり、図７は、補助ビード２０の長さを２６ｍｍに設定した解析モデルにおいて、境界部１８ａ，１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値と補助ビード２０の後端の位置Ｐ１との関係を示す図である。なお、距離ｄは、５．３ｍｍ、８．０ｍｍ、１０．０ｍｍ、１２．０ｍｍ、１６．０ｍｍおよび２４．０ｍｍに設定した。
5, the analysis model set the length of the
図５〜７に示したように、距離ｄを１６．０ｍｍ以上に設定した全ての解析モデルにおいて、境界部１８ａ,１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値が、補助ビード２０を有していない解析モデルにおける最大主応力の最大値（８３０ＭＰａ）よりも大きくなることを防止できた。すなわち、距離ｄを１６．０ｍｍ以上に設定することによって、補助ビード２０の後端が、接合部材１４の前端（位置Ｐ０）から後方に約−４ｍｍの位置よりも前方に位置している場合であっても、補助ビード２０を形成しない場合に比べて、境界部１８ａ,１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値を低減することができた。
As shown in FIGS. 5 to 7, in all analysis models in which the distance d is set to 16.0 mm or more, the maximum value of the maximum principal stress generated in the vicinity of the
また、図５〜７に示した結果からは、補助ビード２０の後端が、接合部材１４の前端（位置Ｐ０）から後方に約−４ｍｍの位置よりも前方に位置している場合であっても、特に、距離ｄを２４．０ｍｍ以上に設定した場合に、境界部１８ａ,１８ｂの近傍に生じる最大主応力の最大値を十分に低減できることが分かった。
Further, the results shown in FIGS. 5 to 7 show a case where the rear end of the
本発明は、上記の知見に基づいてなされたものである。 The present invention has been made based on the above findings.
（本発明の実施形態の説明）
以下、本発明の実施形態に係る溶接構造部材について図面を用いて説明する。図８は、本発明の一実施形態に係る溶接構造部材を示す斜視図である。
(Description of Embodiment of the Present Invention)
Hereinafter, a welded structure member according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a perspective view showing a welded structure member according to an embodiment of the present invention.
図８を参照して、溶接構造部材３０は、第１方向Ｄ１に延びるベース部材３２と、第２方向Ｄ２に延びる接合部材３４と、ベース部材３２と接合部材３４とを接合する溶接ビード３６と、補助ビード３８とを備えている。
Referring to FIG. 8, a welded
なお、図８に示した例では、第２方向Ｄ２が第１方向Ｄ１に対して垂直であるが、第２方向Ｄ２が第１方向Ｄ１に対して傾斜していてもよい。すなわち、本実施形態では、接合部材３４は、ベース部材３２に対して垂直になるようにベース部材３２に溶接されているが、接合部材３４が、ベース部材３２に対して傾斜するようにベース部材３２に溶接されてもよい。なお、以下においては、第１方向Ｄ１を左右方向とし、第２方向Ｄ２を上下方向とする。
In the example shown in FIG. 8, the second direction D2 is perpendicular to the first direction D1, but the second direction D2 may be inclined with respect to the first direction D1. That is, in this embodiment, the joining
図９は、ベース部材３２および接合部材３４を示す正面図である。なお、図９においては、溶接ビード３６および補助ビード３８の図示は省略している。図８および図９を参照して、ベース部材３２は、第１板状部４２を含む。第１板状部４２は、平面４２ａを有する。なお、本実施形態では、第１板状部４２のみによってベース部材３２が構成されているが、ベース部材が、第１板状部４２に加えて他の形状を有する部分（たとえば、柱状部または他の板状部等）を備えていてもよい。例えば、ベース部材３２が、図１に示したベース部材１２と同様の形状を有していてもよい。
FIG. 9 is a front view showing the
図９を参照して、接合部材３４は、第２板状部４４を含む。第２板状部４４は、ベース部材３２の平面４２ａに突き当てられた突き当て面４４ａ、並びに突き当て面４４ａから平面４２ａに交差する方向（本実施形態では、第２方向Ｄ２）に延びる第１面４４ｂおよび第２面４４ｃを有する。第１面４４ｂおよび第２面４４ｃは、互いに平行に設けられる。なお、本実施形態では、第２板状部４４のみによって接合部材３４が構成されているが、接合部材が、第２板状部４４に加えて他の形状を有する部分（たとえば、柱状部または他の板状部等）を備えていてもよい。例えば、接合部材が、図１に示した接合部材１４と同様の形状を有していてもよい。
With reference to FIG. 9, the bonding
ベース部材３２および接合部材３４の材料としては、例えば、鋼等の種々の金属材料を用いることができる。具体的には、たとえば、ベース部材３２および接合部材３４の材料として、引張強度が２７０ＭＰａ以上の鋼板を用いることができる。特に、溶接構造部材３０の強度を十分に確保するためには、たとえば、ベース部材３２および接合部材３４の材料として高強度鋼板（たとえば、引張強度が５９０ＭＰａ以上の鋼板）が用いられる。溶接構造部材３０の強度をより向上させるためには、ベース部材３２および接合部材３４として用いられる鋼板の引張強度は、７８０ＭＰａ以上であることが好ましく、９８０ＭＰａ以上であることがより好ましく、１１８０ＭＰａ以上であることがさらに好ましい。また、ベース部材３２および接合部材３４としては、さらに高強度の鋼板（たとえば、引張強度が１５００ＭＰａ以上の鋼板）を用いることもできる。ベース部材３２の第１板状部４２の厚みおよび接合部材３４の第２板状部４４の厚みはそれぞれ、たとえば、自動車の足回り部材の材料として使用される鋼板の厚みと同程度である。具体的には、第１板状部４２および第２板状部４４の厚みはそれぞれ、たとえば、０．８ｍｍ〜４．５ｍｍの範囲に設定される。
As materials for the
図８を参照して、溶接ビード３６は、ベース部材３２の平面４２ａと接合部材３４とを接合する。本実施の形態では、溶接ビード３６は、突き当て面４４ａ（図９参照）の第１面４４ｂ側の縁部に沿って延びるように形成されている。補助ビード３８は、ベース部材３２の平面４２ａ上において、溶接ビード３６に対して略平行に延びるように形成される。溶接ビード３６および補助ビード３８はそれぞれ、たとえば、アーク溶接によって形成される。
Referring to FIG. 8,
図１０は、ベース部材３２、接合部材３４（第２板状部４４）の突き当て面４４ａ、溶接ビード３６および補助ビード３８を、ベース部材３２の平面４２ａ（図８参照）に対して垂直な方向（本実施形態では、第２方向Ｄ２）に投影した図である。なお、本実施形態では、図１０に示すように、溶接ビード３６の延伸方向における突き当て面４４ａの端部４６ａ,４６ｂごとに、前後方向を規定する。具体的には、突き当て面４４ａの端部４６ａを基準とした場合、該端部４６ａから溶接ビード３６の延伸方向に見て突き当て面４４ａが存在する方向を後方、その逆方向を前方とする。また、突き当て面４４ａの端部４６ｂを基準とした場合、端部４６ｂから溶接ビード３６の延伸方向に見て突き当て面４４ａが存在する方向を後方、その逆方向を前方とする。
10 shows that the
以下、接合部材３４、溶接ビード３６および補助ビード３８の位置関係を説明するが、該位置関係は、図１０に示した投影図における位置関係のことである。
Hereinafter, although the positional relationship of the joining
図１０を参照して、溶接ビード３６は、接合部材３４の突き当て面４４ａと補助ビード３８との間を、突き当て面４４ａに沿って前後方向に延びている。突き当て面４４ａの端部４６ａを基準として、溶接ビード３６は、端部４６ａよりも前方に突出している。同様に、突き当て面４４ａの端部４６ｂを基準として、溶接ビード３６は、端部４６ｂよりも前方に突出している。本実施形態では、溶接ビード３６のうち、端部４６ａを基準として、端部４６ａよりも前方に突出する部分の長さＬＢは、たとえば、２０ｍｍ以下である。溶接ビード３６のうち、端部４６ｂを基準として、端部４６ｂよりも前方に突出する部分の長さについても同様である。
Referring to FIG. 10,
突き当て面４４ａの端部４６ａを基準として、補助ビード３８の後端は、端部４６ａよりも後方に４．０ｍｍの位置よりも前方に位置し、かつ端部４６ａよりも前方に１４．０ｍｍの位置よりも後方に位置している。また、突き当て面４４ａの端部４６ａを基準として、補助ビード３８の前端は、端部４６ａよりも前方に位置している。補助ビード３８と突き当て面４４ａの第１面４４ｂ（図９参照）側の縁部との左右方向（溶接ビード３６の延伸方向に直交する方向）における距離ｄ（補助ビード３８と第１面４４ｂ（図８参照）との左右方向における距離）は、１６．０ｍｍ以上３９．０ｍｍ以下に設定される。なお、距離ｄは、２４．０ｍｍ以上に設定されることが好ましい。また、補助ビード３８の前後方向における長さは、１４．０ｍｍ以上に設定されることが好ましく、５０．０ｍｍ以下に設定されることが好ましい。
With reference to the
本実施形態に係る溶接構造部材３０では、補助ビード３８を形成するための領域が制限されている場合でも、上記のように補助ビード３８を形成することにより、溶接ビード３６の延伸方向における第２板状部４４の一方の端部と溶接ビード３６との境界部近傍において、大きな応力が発生することを抑制することができる。これにより、溶接構造部材３０の疲労強度を向上させることができる。
In the welded
なお、上述の実施形態では、１つの補助ビード３８を有する溶接構造部材３０について説明したが、補助ビード３８の数は、上述の例に限定されない。
In the above-described embodiment, the welded
図１１は、本発明の他の実施形態に係る溶接構造部材３０ａのベース部材３２、接合部材３４（第２板状部４４）の突き当て面４４ａ、溶接ビード３６および補助ビード３８，３８ａを、ベース部材３２の平面４２ａ（図９参照）に対して垂直な方向に投影した図である。なお、図１１に示す溶接構造部材３０ａが上述の溶接構造部材３０と異なるのは、突き当て面４４ａの端部４６ｂの近傍にも、溶接ビード３６に対して略平行に延びるように補助ビード３８ａが形成されている点である。以下の説明において、補助ビード３８ａの前後方向は、端部４６ｂを基準として規定された前後方向を意味する。
FIG. 11 shows a
本実施形態では、突き当て面４４ａの端部４６ｂを基準として、補助ビード３８ａの後端は、端部４６ｂよりも後方に４．０ｍｍの位置よりも前方に位置し、かつ端部４６ｂよりも前方に１４．０ｍｍの位置よりも後方に位置している。また、突き当て面４４ａの端部４６ｂを基準として、補助ビード３８ａの前端は、端部４６ｂよりも前方に位置している。補助ビード３８ａと突き当て面４４ａの第１面４４ｂ（図９参照）側の縁部との左右方向（溶接ビード３６の延伸方向に直交する方向）における距離は、上述の距離ｄと同様に設定される。補助ビード３８ａの前後方向における長さは、補助ビード３８と同様に設定される。
In the present embodiment, with respect to the
本実施形態に係る溶接構造部材３０ａでは、溶接ビード３６の延伸方向における第２板状部４４の両端部と溶接ビード３６との境界部近傍において、大きな応力が発生することを抑制することができる。
In the welded
上述の実施形態では、接合部材３４が、平面視において直線状に延びる第２板状部４４を有する場合について説明したが、第２板状部４４の形状は上述の例に限定されない。
In the above-described embodiment, the case where the
図１２は、本発明のその他の実施形態に係る溶接構造部材３０ｂのベース部材３２、接合部材３４（第２板状部４４）の突き当て面４４ａ、溶接ビード３６および一対の補助ビード３８を、ベース部材３２の平面４２ａ（図９参照）に対して垂直な方向に投影した図である。なお、図１２に示す溶接構造部材３０ｂが上述の溶接構造部材３０と異なるのは、接合部材３４の第２板状部４４が平面視においてＶ字形状を有している点、溶接ビード３６が平面視においてＶ字状に延びるように形成されている点、および一対の補助ビード３８を有している点である。
FIG. 12 shows a
本実施形態では、上記のように、第２板状部４４が平面視においてＶ字形状を有しているので、突き当て面４４ａも、平面視においてＶ字形状を有している。溶接ビード３６は、接合部材３４（第２板状部４４）の外面に沿ってＶ字状に延びるように設けられている。
In the present embodiment, as described above, since the second plate-
本実施形態では、図１２に示すように、上記突き当て面４４ａの一対の端部（溶接ビード３６の延伸方向における端部）ごとに、上述の実施形態と同様に前後方向を定義して、上記一対の端部に対してそれぞれ補助ビード３８が形成される。これにより、第２板状部４４の両端部と溶接ビード３６との境界部近傍において、大きな応力が発生することを抑制することができる。その結果、溶接構造部材３０ｂの疲労強度を向上させることができる。
In this embodiment, as shown in FIG. 12, for each pair of ends of the
なお、詳細な説明は省略するが、上述の解析モデル１０と同様に、接合部材が平面視においてＵ字形状を有している場合にも、上記突き当て面の端部ごとに前後方向を定義して、本発明を適用できる。
Although a detailed description is omitted, the front-rear direction is defined for each end of the abutting surface even when the joining member has a U shape in plan view, as in the
本発明によれば、溶接構造部材において補助ビードを配置するための領域が制限されている場合でも、疲労強度を向上させることができる。したがって、本発明に係る溶接構造部材は、たとえば、車体の構成部材として好適に用いることができる。 According to the present invention, the fatigue strength can be improved even when the region for arranging the auxiliary bead is limited in the welded structural member. Therefore, the welded structural member according to the present invention can be suitably used as, for example, a structural member of a vehicle body.
１０ 解析モデル
１２，３２ ベース部材
１４，３４ 接合部材
１６，３６ 溶接ビード
２０，３８，３８ａ 補助ビード
３０，３０ａ，３０ｂ 溶接構造部材
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記ベース部材の前記平面に突き当てられた突き当て面、並びに前記突き当て面から前記平面に交差する方向に延びる互いに平行な第１面および第２面を有する第２板状部を含み、かつ金属からなる接合部材と、
前記突き当て面の前記第１面側の縁部に沿って延び、かつ前記ベース部材の前記平面と前記接合部材とを接合する溶接ビードと、
前記ベース部材の前記平面上に形成され、かつ前記溶接ビードに対して略平行に延びる補助ビードと、を備え、
前記接合部材の前記突き当て面、前記溶接ビードおよび前記補助ビードを、前記ベース部材の前記平面に対して垂直な方向に投影した場合に、
前記溶接ビードの延伸方向における前記突き当て面の端部を基準として、該端部から前記延伸方向に見て前記突き当て面が存在する方向を後方、その逆方向を前方とし、
前記溶接ビードは、前記突き当て面の前記端部よりも前方に突出しており、
前記補助ビードの後端は、前記突き当て面の前記端部よりも後方に４．０ｍｍの位置よりも前方に位置し、かつ前記端部よりも前方に１４．０ｍｍの位置よりも後方に位置し、
前記補助ビードの前端は、前記突き当て面の前記端部よりも前方に位置し、
前記溶接ビードの延伸方向に直交する方向における前記補助ビードと前記突き当て面の前記第１面側の縁部との距離は、１６．０ｍｍ以上３９．０ｍｍ以下である、溶接構造部材。 A base member including a first plate-like portion having a flat surface and made of metal;
And a second plate-like portion having an abutting surface that is abutted against the plane of the base member and a first surface and a second surface that are parallel to each other and extend in a direction intersecting the plane from the abutting surface; A joining member made of metal;
A weld bead extending along an edge of the abutting surface on the first surface side and joining the flat surface of the base member and the joining member;
An auxiliary bead formed on the plane of the base member and extending substantially parallel to the weld bead,
When projecting the abutment surface of the joining member, the weld bead and the auxiliary bead in a direction perpendicular to the plane of the base member,
With reference to the end of the abutting surface in the extending direction of the weld bead, the direction in which the abutting surface exists as viewed from the end in the extending direction is the rear, and the opposite direction is the front.
The weld bead projects forward from the end of the abutting surface,
The rear end of the auxiliary bead is positioned in front of the position of 4.0 mm behind the end portion of the abutting surface, and is positioned in front of the position of 14.0 mm ahead of the end portion. And
The front end of the auxiliary bead is located in front of the end portion of the abutting surface,
The welded structural member, wherein a distance between the auxiliary bead and the edge of the abutting surface on the first surface side in a direction orthogonal to the extending direction of the weld bead is 16.0 mm or more and 39.0 mm or less.
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