鋼橋の進行性破壊が生じる超大歪領域での鋼材の新しい材料構成則の開発

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K14817
• Research Institution: Gifu National College of Technology
• Principal Investigator: 水野 剛規 岐阜工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90585093)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 材料構成則 / 延性き裂 / 相当塑性ひずみ

Outline of Annual Research Achievements

鋼材に延性き裂が発生する大ひずみ領域までのひずみ応答を再現すること目的として，鋼材の材料構成則として用いている3曲面モデルの最大点荷重点以降の相当応力と相当塑性ひずみの関係の検討，ならびに最大荷重点を超える大ひずみ領域での繰り返しに影響する硬化係数の改良を行った．ここではCFT柱の1方向繰り返し載荷の解析結果と実験結果を比較することにより検討した．最大点荷重点以降の相当応力と相当塑性ひずみの関係については，CFT柱の繰り返し載荷試験結果に加え，材料構成則をシェル要素に導入した解析による鋼管試験片の引張試験を解析して得られた公称応力と工学ひずみの関係と一致するように決定した．大ひずみ領域での繰り返しに影響する硬化係数については，硬化係数を相当塑性ひずみの関数で定義し，CFT柱と無充填鋼管柱の繰り返し挙動と一致するように決定した．つぎに大ひずみ領域までのひずみ応答を確認した．CFT柱の局部座屈部は繰り返しによりき裂が発生しうる大きなひずみが生じる．ここでは，ひずみが最も大きく生じた座屈頂部を対象に，デジタル画像相関法により計測した実験における繰り返しのひずみ応答を解析と比較し，解析によるひずみ応答の再現性を確認した．さらに実験では測定できない鋼管裏面の相当塑性ひずみ応答を解析により求め，終了時に150%を超える大きな相当塑性ひずみが生じていることを確認した．以上より，本研究で検討した鋼材の構成則を用いることにより，比較的信頼性の高い状態でひずみレベル100％以上の相当塑性ひずみを求めることができた．