粒状体「個別要素法」解析のアルミ棒積層体を用いた実験による検証

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02650343
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: 松岡 元 名古屋工業大学, 工学部, 教授 (90027277)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三浦 均也 北海道大学, 工学部, 助教授 (40190582)
• Keywords: 粒状体 / 個別要素法(DEM) / 2次元モデル / 応力〜ひずみ関係

Research Abstract

個別要素法は、円盤やブロックなどの接触点での力学特性をモデル化して不連続体の挙動をシミュレ-トするものであり、砂のような粒状体や不連続性岩盤などの挙動を解析するものである。
上記の研究課題に関連した本年度の研究実績を以下に記す。
1.粒状体の2次元モデルとしての各種丸棒(アルミ棒、テフロン棒、アクリル棒)の粒子間摩擦角φμを実際の粒子の挙動に近い状態で決定するため、次にような測定法を考案した。すなわち、等径の丸棒を通常の一面せん断試験の上部載荷板と下部底板に並べて接着し、せん断変位を与えて下部粒子の上に上部粒子を乗り上がらせる。このとき、測定されたせん断・垂直応力比τ/σ_Nと粒子接点角θ(せん断変位x、鉛直変位yと関係がある、tanθ=dy/dx)と粒子間摩擦角φμの関係から、φμの値を算定するものである。
2.個別要素法の定量的検証実験として、等径アルミ丸棒を規則配置した試料に対する一面せん断試験を行い、個別要素法によるシミュレ-ション解析結果と比較した。なお、せん断箱側面の摩擦および粒子回転がせん断・垂直応力比に及ぼす影響についても検討した。これより、(1)個別要素法はかなり高い精度で最密充填等径丸棒の一面せん断試験を定量的にシミュレ-トできる、(2)粒子が滑りを伴なわないで回転する(転がる)場合、粒子間摩擦のモ-ビライゼ-ションが低下し、せん断強度が低下する、ことなどが明らかになった。
3.超軽量なブロック状盛土材料であるEPS(発泡スチロ-ル)ブロックよりなる模型地盤の室内試験を行なうとともに、個別要素法と有限要素法によって解析した。これらり、EPSブロックの集合体の挙動を解析するには、有連続体としての挙動を説明できる個別要素法の方が適当であることがわかった。

Research Products

• [Publications] 松岡 元: "2次元粒状体(丸棒)の粒子間摩擦角(φμ)の一測定法" 第27回土質工学研究発表会発表講演集. (1992)
• [Publications] 山本 修一: "二次元粒状体の一面せん断試験による個別要素解析の検討" 第27回土質工学研究発表会発表講演集. (1992)
• [Publications] 三浦 均也: "EPS模型地盤のFEMおよびDEM解析" 第27回土質工学研究発表会発表講演集. (1992)
• [Publications] 三浦 均也: "EPS模型地盤の変形・荷重伝達実験ー画像解折手法および実験結果ー" 第27回土質工学研究発表会発表講演集. (1992)