2012 Fiscal Year Annual Research Report
コンクリート材料の強度発現機構に対する非均質性の影響再考
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22360176
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
寺田 賢二郎 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (40282678)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
京谷 孝史 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00186347)
加藤 準治 東北大学, 災害科学国際研究所, 助教 (00594087)
樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721)
皆川 浩 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10431537)
車谷 麻緒 茨城大学, 工学部, 講師 (20552392)
久田 真 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80238295)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2013-03-31
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| Keywords | 応用力学 / 応用力学 / コンクリート / 破壊力学 / 非均質性 / 有限変形 |
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| Research Abstract |
本年度は、コンクリート材料のメゾスケールおよびミクロスケールの非均質内部構造について、微細なひび割れ生成からより大きなひび割れに成長する過程および、ひび割れによってブロック化した部分構造の崩壊挙動までを、無用な近似を使うことなく忠実に数値的にシミュレートする数値実験を行い、コンクリート供試体の“構造強度”の発現メカニズムに対する非均質性の影響を再考することを目的とする種々の数値解析を行った。この数値解析を実行するために、本研究では、材料損傷プロセスの解明および“材料強度”の適切な評価方法として、超弾性モデルと連続体損傷モデルを組み合わせた新たな材料構成モデルを提案し，事前に性能検証を実施した．提案したモデルは，(a) 有限変形を考慮した解析が可能, (b) 圧縮・引張強度を区別可能、という大きくふたつの特徴を有するものである。
まず，有限変形を考慮した点については，特にせん断や曲げなど剛体回転を含む変形では損傷発生におけるピーク応力に微小変形との差が顕著となり，有限変形を考慮することの重要性を確認した．また，圧縮・引張を区別できるという特徴を活かし，本モデルは引張破壊が主な損傷の原因であるコンクリートのような準脆性材料を対象にした数値解析に適しているといえる．ひび割れ進展問題に対する数値シミュレーションでは，損傷変数値を用いることでひび割れを可視化できたことや，主応力などの分布から損傷の発生を評価できるなどの結果を示すことができた．そして、この有限変形構成モデルを均質化法における数値供試体（代表体積要素の数値モデル）に適用して、コンクリート「材料」の挙動、すなわちマクロな挙動と、コンクリート「構造」の挙動、すなわち供試体レベルのメゾ（あるいはミクロ）挙動を区別した強度評価し、非均質性と有限回転の影響がマクロな材料強度に与える影響の評価することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
24年度が最終年度であるため、記入しない。
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