2023 Fiscal Year Annual Research Report
コンクリート構造物のマルチステージ破壊挙動の再現に向けた材料モデルの開発
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22K20449
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| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
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Principal Investigator |
相馬 悠人 福島工業高等専門学校, 都市システム工学科, 助教 (50968568)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | 有限要素法 / 損傷モデル / 鉄筋コンクリート / 圧縮破壊 / 付着挙動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
コンクリート構造物のマルチステージ破壊挙動をシームレスに再現できる破壊シミュレーション手法を開発するため，コンクリートの圧縮破壊を精度よく再現できる損傷モデルの定式化，および鉄筋とコンクリート間の付着挙動を精度よく再現できる破壊シミュレーションに関する検討を行った．
コンクリートの圧縮破壊を再現するため，コンクリートに生じる微視的な破壊面の開口挙動および再接触挙動を考慮した損傷モデルを定式化した．メッシュサイズの異なる検証例題により，提案モデルの解析結果がメッシュサイズにほとんど依存しないことを確認した．さらに，コンクリートを粗骨材とモルタル，材料界面から成る三相材料としてモデル化し，側圧を受けるコンクリートの圧縮破壊の再現性を検証した．提案モデルを適用した結果，側圧が増加するにつれて，圧縮強度が増加し，軟化勾配が緩やかになる実験結果の傾向を概ね再現できることを示した．
鉄筋とコンクリート間の付着挙動の再現性を確認するため，付着性能の異なる丸鋼と異形鉄筋の引抜き試験を対象とし，実験結果と試験条件を詳細に模擬したシミュレーションの結果を比較した．その結果，構成モデルや材料パラメータを変えることなく，鉄筋の幾何形状のモデル化の違いのみで，異なる付着挙動を再現できることを示した．さらに，軸方向鉄筋に丸鋼および異形鉄筋を用いたRCはりの4点曲げ試験の実験結果と解析結果を比較し，軸方向鉄筋の付着性能によるRCはりの力学挙動の違いを精度よく再現できることを示した．
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