分岐理論および非適合要素を用いた有限要素法による地盤のすべり機構の解明

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450181
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 矢富 盟祥 金沢大学, 工学部, 教授 (90135541)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 武 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30026330) ; 浅岡 顕 名古屋大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50093175)
• Keywords: 分岐解析 / せん断帯 / 有限要素法 / 非適合要素 / Cam-clayモデル / 有限変形理論 / 陰解法

Research Abstract

1.陰解法によるCam-clayモデルの土・水連成有限要素法の開発
Cam-clayモデルの土・水連成問題を従来から汎用されている陽解法による有限要素法のいくつかの解析を試みたが,応力が常に降伏曲線上にのせる事が不可能であり,計算時間が膨大にかかり,特に軟化状態に入ると解が収束しなくなる等の幾多の難点が生じた。そこで,この難点を解決するため,計算時間も早く,軟化,不安定状態になっても,解が絶対収束する事が保証されているリターンマップ手法を用いた陰解法による土・水連成有限要素法解析プログラムの開発を行った.
2.非適合要素を用いた有限要素法プログラムの開発とその精度の検証
本年度は,軟化する弾塑性モデルにおいて,変位の不連続面を要素辺上でなく要素内に組み込んだ非適合要素を採用し,解のメッシュ依存性がない変位の不連続面すなわちすべり面の生成・進展過程を追跡出来る有限要素法のプログラムの開発を行った.しかしながら,この変位の不連続面を,要素内に組み込んだ非適合要素を採用した研究は,国外において最近精力的に研究が行われているが,いずれもその解の精度の検証は皆無であった.そこで,本年度後半の研究は,特に,弾塑生モデルの場合において,この精度の検証を,研究代表者が考案した経路独立なE積分を利用する事により上記解法の精度の検証を行った.その結果,非適合要素を用いた変位の不連続を要素内に組み込む解法は,非常に精度が良いことが立証できた.

Research Products

• [Publications] 杉本環他2名: "不連続面が折れ曲がる場合の強不連続解析の精度検証に関する研究"材料. (掲載可). (2002)
• [Publications] 阿部孝弘他3名: "エネルギ開放率規準による長さの異なる平行き裂の進展学動について"材料. (掲載可). (2002)
• [Publications] 阿部孝弘他3名: "圧縮混合モード下における脆性材料のき裂進展学動"材料. (掲載可). (2002)
• [Publications] 矢富盟祥他1名: "陰解法弾塑性アルゴリズムを用いた微小変形土/水連成有限要素解析"応用力学論文集. Vol.4. 345-356 (2001)
• [Publications] 志比利秀他2名: "平面ひずみ非排水圧縮条件下における供試体寸法の変化が分岐荷重に及ぼす影響"土木学会論文集. 666/III3. 181-192 (2000)
• [Publications] 杉本環他2名: "経路不変積分を用いた強不連続解析の精度検証に関する研究"応用力学論文集. Vol.3. 351-362 (2000)