異種材料よりなるサンドイッチ板の耐衝撃性に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 04650410
• Research Institution: OSAKA CITY UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小林 治俊 大阪市立大学, 工学部, 助教授 (40047395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鬼頭 宏明 大阪市立大学, 工学部, 助手 (40177879) ; 園田 恵一郎 大阪市立大学, 工学部, 教授 (70047108)
• Keywords: 衝撃応答 / 応力波伝播 / サンドイッチ構造 / 多層板 / 動的付着力 / 固有関数展開法 / 剛体バネモデル / 破壊

Research Abstract

1.前年に引続きサンドイッチ構造として上下層が鋼,中間層がコンクリートからなる(a)梁,(b)円板,(c)球殻の動弾性理論に基づく固有関数展開法による解析を行った.種々な時間関数で表される衝撃荷重に対しての数値計算結果によれば,衝撃初期の厚み方向の応力は剛性の高い材料から剛性の低い材料への応答では接合面において応力の低減がなされ,逆の場合は応力の増加となる.面内応力については応力波の到達ごとに敏感に応答し,その最大応答倍率は(a)梁,(b)円板では約2となるが,(c)球殻では荷重載荷位置,半径比,着目点によって変化し,必ずしも2とはならず場合によっては2を越えることがある.また,材料異方性を検討するため,異方性円筒,球殻を上と同様に解析を行ったが,応答に大きな影響を与えるのはヤング率でありポアソン比はそれほど影響がない.
2.非弾性領域での動的力学特性を調べるため,RCラーメン構造の衝撃破壊問題を剛体バネモデルを用いて解析を行った.この場合種々な仮定が必要であるが,(a)コンクリート応力-ひずみ関係はbi-linearとし引張領域においてひずみ軟化特性を考慮する,鉄筋応力-ひずみ関係は完全塑性体とし,何れにおいても除荷過程を考慮する,(b)せん断力については弾性域ではコンクリートのせん断弾性係数を基にし,終局せん断耐力はコンクリートのせん断耐力とスターラップのせん断耐力の和で与える,(c)曲げモーメント・軸力については,平面保持の仮定を導入して(a)で仮定した応力状態の積分値で与え,さらに適当な曲げひずみ曲率の制御の基でのM-k,N-k曲線を用いる,(d)時間積分法には,取扱が簡便な陽解法を用いる.数値解析の結果,スターラップ鉄筋量を多くすれば,曲げ引っ張り破壊のみが発生し荷重は構造物全体で受け持たれ,一方構造物が十分なせん断耐力を有していない場合は荷重の作用する部材においてせん断破壊が生じることが特徴的である.もちろん作用荷重の大きさにより破壊形式は変わり,作用荷重が大きいほどせん断破壊が主要となる。

Research Products

• [Publications] 小林治俊: "固有関数展開法による多層はりの弾性衝撃応答解析" 材料学会第4回材料の衝撃問題シンポジウム前刷集. 97-100 (1993)
• [Publications] 小林治俊: "軸対称多層円版の弾性衝撃応答応答" 土木学会第2回落石等による衝撃問題に関するシンポジウム講演論文集. 39-44 (1993)
• [Publications] 小林治俊: "軸対称多層球殻の弾性衝撃解析" 土木学会北海道支部論文報告集. 50. 102-107 (1994)
• [Publications] 園田 恵一郎: "Impact fracture analysis of reinforced concrete rock sheds" Proc.of 3rd International Conference of Structures under Shock and Impact. (予定). (1994)