2012 Fiscal Year Annual Research Report
高性能有限要素解析による免制震ディバイス最適化のための数値実験システム
| Project/Area Number |
23360248
|
|---|
| Research Institution | Hiroshima University |
|---|
Principal Investigator |
大崎 純 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40176855)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯部 大吾郎 筑波大学, システム情報工学研究科(系), 准教授 (00262121)
宮村 倫司 日本大学, 工学部, 講師 (30282594)
山下 拓三 独立行政法人防災科学技術研究所, 兵庫耐震工学研究センター, 研究員 (40597605)
張 景耀 名古屋市立大学, 芸術工学研究科(研究院), 准教授 (50546736)
渡邊 秀和 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20620636)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
|
| Keywords | 有限要素解析 / 最適化 / 免制震ディバイス / 弾塑性応答 |
|---|
| Research Abstract |
詳細有限要素解析を用いて免制震ディバイスの形状を最適化する，本年度は，解析手法と最適化手法において以下の成果を達成し，最終年度の方針を決定した。
1. ソリッド要素に基づく汎用有限要素解析ソフトウェアを用いて，さまざま鋼材の弾塑性応答を評価する際の精度向上のため，繰返し載荷の際に降伏棚を考慮できる新しい鋼材の構成則を開発し，既往の実験と比較して精度を確認した。
2. 天然ゴムの免震支承をソリッドモデルで分割し，静的繰返し載荷の下での解析を行った。材料をOgdenモデルとすることにより，既往の実験を高精度でシミュレートできることを確認した。また，免震支承を骨組に設置し，300万以上の自由度のモデルを作成して地震応答解析を行った。その結果，骨組と免震支承の連成や局所的変形を同時に評価できることを示した。
3. 極低降伏点鋼を用いた鋼板制振ダンパーの静的繰返し載荷解析の精度向上のため，鋼材の混合硬化則のパラメータを実験結果から同定するための最適化手法を開発した。また，スチフナの位置と厚さに加えてパネルのアスペクト比を変更することにより，エネルギー消費性能が向上することを示した。
4. 少ない回数の実験データから，数値解析結果の精度を検証する際に，実験結果の不確定性を考慮する手法を提案した。また，複雑な形状を有する制振ダンバーの形状をCADのスクリプト言語で作成し，有限要素解析ソフトウェアのプリプロセッサでメッシュを生成できることを確認することにより，来年度実施する最適化の手法を検討した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度の成果を発展させて，有限要素解析ソフトウェアの精度確認，鋼材料の繰返し載荷のための構成則の開発，解析回数の少ない最適化手法の開発の3つの目標達成のための研究を順調に進めている。
また，実験の応答のばらつきを考慮した数値解析精度の評価についても，成果が得られた。
さらに，最適化の過程で繰返し形状を修正して，有限要素モデルを作成して解析を行うためのソフトウェア環境も整いつつある。
以上より，来年度に最適化モデルの物理実験を行うための準備が整いつつある。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度提案した鋼材の構成則とモデル作成手法に基づき，来年度は，まず実験モデルの詳細な検討を行う。
また，有限要素解析と設計変更を繰り返し実行するため，解析，最適化，モデル作成を連結するインターフェイスプログラムを開発する。
本年度対象としたせん断パネル型鋼材ダンパーに加えて，ハニカムダンパーなどの自由な形状を有するダンパーの形状を最適化して，物理実験によって，最適化の効果を確認する。
さらに，制振ディバイスを骨組に設置して解析を行うことにより，骨組の耐震性能が向上することを確認する。
|
