2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study on structural modeling and nonlinear deformation behavior analysis of porous refractory bricks including coarse-grained aggregate
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18K03835
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
坂井田 喜久 静岡大学, 工学部, 教授 (10334955)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多孔質耐火れんが / 粗骨材粒 / 弾性ヒステリシス / 非線形変形 / 構造粘性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
供試レンガから小型角柱試験片を切出し，電子顕微鏡下で圧縮試験を行い，マグネシアとスピネルの骨材粒子間に存在する潜在空隙の変形をその場測定した．その結果，荷重に対する潜在空隙の変形量は，負荷時に比べて除荷時が小さく，レンガの荷重-ひずみ線図と同様の弾性ヒステリシスを示すことや，同種と異種の骨材粒子間の空隙の変形挙動を比較した結果，同種より異種の方が潜在空隙の変形量が大きいことがわかったが，電子顕微鏡による定量評価は難しいことが明らかになった．
そこで，本研究ではＸ線評価法を再検討し，供試レンガから大型の角柱試験片を切出した．そして，４側面からマグネシアとスピネルの骨材粒子を各100個ずつ抽出して，圧縮荷重の負荷時と除荷時に骨材粒が担う平均応力をcosα法により測定する方法を開発した．
また，圧縮荷重に対するレンガ全体のひずみ変化と側面の骨材粒のひずみ変化を測定し，骨材粒の平均応力の変化と比較した結果，圧縮荷重に対するレンガ全体のひずみ変化は，8MPa以下の低荷重域で一定の割線弾性率を持つ弾性ヒステリシスを示した．一方，スピネルの骨材粒のひずみ変化は，レンガ全体の挙動とは逆の引張側にシフトする傾向を示した．また，骨材粒が担う平均応力のＸ線応力測定により，スピネルの骨材粒が持つ焼成による初期残留応力が圧縮試験により低荷重域で引張側にシフトすることや負荷時と除荷時の測定応力に差があることを明らかにした．さらに，マグネシアとスピネルの骨材粒子間に潜在空隙を持つ接触モデルを有限要素法解析し，スピネル骨材粒の空隙周り側面に引張応力が発生することを明らかにした．
以上，３年間の研究で，マグネシアとスピネルの粗骨材粒を含む供試レンガに荷重が負荷または除荷されると，主に異種の骨材粒子間に存在する潜在空隙により弾性ヒステリシスが生じ，その挙動は構造粘性で定式化できることを明らかにした．
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