非連続体モデルによる脆性材料の破壊・崩壊シミュレーション手法

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11450205
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 森 博嗣 名古屋大学, 工学研究科, 助教授 (80157867)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 黒川 善幸 名古屋大学, 工学研究科, 助手 (50242839) ; 谷川 恭雄 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70023182)
• Keywords: 破壊解析 / 構成則 / 粘弾塑性サスペンション要素法 / Delauney三角分割 / 摩擦降伏 / 大変形解析 / AE現象 / シミュレーション

Research Abstract

本研究の目的は、複合材料であるコンクリートの変形・破壊性状をミクロな立場から解析的に取り扱い、従来、実験的な情報の整理によってしか得られていないコンクリートの構成則を、理論的な立場から検討し、より汎用的な力学モデルを構築することにある。このため、本研究では、申請者が開発した粘弾塑性サスペンション要素法を拡張し、この新しい解析手法を用いた硬化コンクリートの変形・破壊性状のシミュレーションを行うとともに、実験的な検証によってその妥当性を確認した。
1.粘弾塑性サスペンション要素解析手法の拡張・整備
本課題では、まず、現有の2次元プログラムを3次元に拡張するとともに、広範な実現象のシミュレーションを実現するため、細部に至る多数の境界条件を考慮できるようにプログラムの拡張を行った。また、Delauney三角分割による要素構成法の導入により、粗骨材のランダムな配置においても常に安定した解析が行えるようになった。
2.コンクリートの応力-ひずみ曲線の解析
コンクリート角柱(2次元)供試体の破壊挙動のシミュレーションを実施し、載荷速度、供試体の形状および寸法、粗骨材の位置のバラツキなどの要因が、その破壊過程や応力-ひずみ曲線に与える影響を検討した。
3.アコースティック・エミッション(AE)現象の解析への応用
コンクリートの破壊過程で生じるAE弾性波の発生シミュレーションを行い、引張破壊とせん断破壊の差異、カイザー効果の機構などについて解析的な検討を行った。その結果本解析手法によりAE現象が良く再現できることが判った。

Research Products

• [Publications] 平岩 陸: "粗骨材容積比がコンクリートの圧縮破壊挙動に及ぼす影響に関する研究"コンクリート工学年次論文報告集. Vol.21,No.2. 607-612 (1999)
• [Publications] 平岩 陸: "圧縮繰返し応力を受けるコンクリートの変形挙動に関する解析的研究"材料. Vol.48,No.8. 864-869 (1999)
• [Publications] 川戸耕介: "粗骨材の量および寸法がコンクリートの圧縮破壊挙動に及ぼす影響に関する解析的研究"日本建築学会東海支部研究報告集. No.38. 25-28 (2000)
• [Publications] 平岩 陸: "粘弾塑性サスペンション要素法によるコンクリートのAE現象のシミュレーション"日本建築学会東海支部研究報告集. No.38. 29-32 (2000)