Investigation of the Effects of Single Blowhole Size and Through-Thickness Location on Stress State in Aluminum Alloy Welded Joints
アルミニウム合金溶接継手における単一ブローホールのサイズおよび断面内位置が応力状態に及ぼす影響の調査
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- Format
- Price
- Non-members (tax incl.)：￥1,100 Members (tax incl.)：￥880
- Publication code
- 20266253
- Paper/Info type
- Proceedings (Autumn)
No.145-26
- Pages
- 1-6(Total 6 p)
- Date of publication
- Oct 2026
- Publisher
- JSAE
- Language
- Japanese
- Event
- 2026 JSAE Annual Congress (Autumn)
Detailed Information
| Author(J) | 1) 宅野 聡悟, 2) 新里 映太, 3) 大竹 和実, 4) 菅井 友駿, 5) 西川 幸治 |
|---|---|
| Author(E) | 1) Sogo Takuno, 2) Eita Niisato, 3) Kazumi Otake, 4) Tomotaka Sugai, 5) Koji Nishikawa |
| Affiliation(J) | 1) トヨタ自動車, 2) トヨタ自動車, 3) トヨタ自動車, 4) トヨタ自動車, 5) トヨタ自動車 |
| Affiliation(E) | 1) Toyota Motor, 2) Toyota Motor, 3) Toyota Motor, 4) Toyota Motor, 5) Toyota Motor |
| Abstract(J) | 近年，自動車車体の軽量化を目的としてアルミニウム合金の適用が拡大している．アルミニウム合金溶接継手では，母材に比べて溶接ビード部の強度が低くなる場合が多く，溶接部が構造上の弱点となりやすい．このため，製造過程で発生するブローホールなどの欠陥が継手強度に及ぼす影響が顕在化しやすく，品質安定化の観点から重要な課題となっている．従来はブローホール径や気孔率に着目した評価が主流であったが，同一サイズであっても断面内位置により応力状態が異なるため，サイズと位置の組合せが強度へ及ぼす影響を定量的に整理する必要がある．本研究では，アルミ溶接継手を対象として，単一ブローホールのサイズおよび断面内位置がき裂起点部の応力状態へ及ぼす影響を検討した．有限要素法による線形解析を用いてブローホール径および断面内位置を変化させた解析モデルを作成し，き裂起点部に発生する応力との関係を整理した．さらに，多数の条件を効率的に評価するため，解析結果を用いて機械学習を適用し，ブローホールのサイズおよび位置が応力上昇に及ぼす影響傾向を分析した．また，ドリル加工により人工欠陥を導入した試験片を用い，静的強度および疲労強度試験を実施し，前述のCAEを裏付けるデータを取得した．欠陥サイズよりも位置の寄与が大きいことを明らかにし，サイズと位置を組み合わせて整理することで，単一ブローホールが強度へ及ぼす影響をより体系的に評価できる可能性を示した．本研究は，アルミ溶接部におけるブローホール影響評価の高度化に資するものであり，溶接部設計および品質検討段階における指標整理に有用である． Translation |
| Abstract(E) | The application of aluminum alloys in automotive body structures has increased in recent years to achieve vehicle weight reduction. However, welded joints in aluminum alloys often exhibit lower strength than the base material, making the weld zone a potential structural weak point. As a result, manufacturing defects such as blowholes can significantly influence joint strength and remain a critical issue for quality assurance. Conventional evaluations have primarily focused on defect size and porosity. However, even defects of identical size can produce different stress states depending on their position within the cross section. This study aims to quantitatively clarify the combined effects of blowhole size and location on joint strength. Linear finite element analysis was conducted on aluminum alloy welded joints with varying blowhole diameters and positions to evaluate stress at crack initiation sites. In addition, machine learning was applied to efficiently analyze trends across multiple conditions. Experimental validation was performed through static and fatigue tests using specimens with artificial defects introduced by drilling. The results indicate that defect position has a greater influence on stress concentration than defect size. The combined evaluation of size and position enables a more systematic assessment of blowhole effects on joint strength. |
