メゾスコピック構造解析による繊維補強セメント系材料の非線形力学特性の解明

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650528
• Research Institution: YOKOHAMA NATIONAL UNIVERSITY
• Principal Investigator: 椿 龍哉 横浜国立大学, 工学部, 教授 (40134902)
• Keywords: 鋼繊維補強コンクリート / 力学特性 / 構造解析 / 構成則 / 並列計算 / モデル化

Research Abstract

繊維補強材料の構成関係のモデル化を行う場合,繊維と母材の非線形付着挙動を把握することが重要である。本研究では,高強度鋼繊維補強コンクリートを主な対象とし,個々の鋼繊維の付着挙動に基づく汎用的な構成関係を導くための基礎データを得ることを目的とする。鋼繊維の変形特性は実験によって求める。また,実験データから鋼繊維の変形特性のモデル化を行い,材料全体の非線形変形特性の機構を解明するための数値シミュレーション手法を検討する。以下に平成9年度に行った研究の項目と結果についてまとめる。
1.鋼繊維補強コンクリートの変形特性に関する実験 初年度の一軸引張とせん断の実験に引き続き,鋼繊維のせん断に対する挙動を,鋼繊維の種類と繊維方向角をパラメータとしてより詳細に調べた。鋼繊維の種類は,直線型,フック型,端部定着型の3種類,繊維方向角は0°,±30°,±45°,±60°とした。繊維方向角がせん断方向と逆の場合(正の角度)は,最大せん断力が小さく,最大せん断力時の変位が大きくなる傾向があるという結果が得られた。
2.鋼繊維の変形特性のモデル化 引張およびせん断に対する鋼繊維の変形挙動を,多直線型非線形モデルで表現できることを確認した。
3.繊維補強材料のシミュレーション手法の検討 微小構造単位要素を用いたシミュレーション手法と領域分割法を組み合わせることで,並列計算に適した解析手法を構築できることを確認した。

Research Products

• [Publications] 椿 龍哉: "微小構造単位要素を用いたコンクリートの破壊特性のシミュレーション・モデル" コンクリート工学年次論文報告集. Vol.19. 51-56 (1997)
• [Publications] T.Tsubaki: "Numerical Simulation of Deformational Properties of Fiber Reinforced Material with Parallel Structural Model" Proc. of the Seventh Int. Conf. on Comp. in Civil and Building Eng. (ICCCBE-7). Vol.2. 957-962 (1997)
• [Publications] T.Tsubaki: "Modeling of Tensile and Shear Mechanical Properties of Steel Fiber Reinforced Concrete" Transactions of the Japan Concrete Institute. Vol.19(印刷中). (1997)
• [Publications] T.Tsubaki: "Effect of Fiber Type on the Mechanical Behavior of Steel Fiber Reinforced Concrete" Proc. of the Sixth East Asia-Pacific Conf. on Struct. Eng. & Const. (EASEC-6). Vol.3. 1959-1964 (1998)