2023 Fiscal Year Research-status Report
Theoretical study on stress concentration reduction of pin joints of scissors-type emergency bridge
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23K13393
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
近広 雄希 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (10778905)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| Keywords | シザーズ型緊急橋 / シザーズ構造 / 応力集中 / FEM解析 / 平衡力学理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シザーズ橋は災害後の早期架橋を目的とした折畳み可能な橋である。既往の研究では，力の釣合いを基本としたシザーズ構造体の平衡力学理論が提案され，シザーズ橋の母材に生じる断面力やたわみを算出することができた。しかし，これまでの理論ではシザーズ橋の部材交差部にあるピン接合部の応力集中の影響までを考慮したものではなかった。そのため，本研究では，シザーズ橋のピン接合部に生じる応力集中がシザーズ橋の性能に与える影響を解明し，この応力集中の理論構築を行うことを目的とする。
研究初年度は，シザーズ橋のピン接合部の応力集中を明らかとするための準備段階として，シザーズ橋の母材単体に着目し，実際のシザーズ橋に生じうる軸力，曲げモーメント，接触力がそれぞれ作用する場合の円孔近傍の応力集中を明らかとした。ここでは，西田らやHollandらの薄板材の応力集中評価に関する基礎理論の適用を試み，FEM解析から得られた直応力やミーゼス応力に対する妥当性を検証した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
既往のシザーズ橋の母材単体を参考に，軸力，曲げモーメント，接触力がそれぞれ作用する場合の円孔近傍の応力集中の理論値を算出し，FEM解析で得られた結果に対して概ね妥当な値を得ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
シザーズ橋の母材単体で検証することができたため，次年度はシザーズ構造へと拡張し，理論式の適用性を探る。この時，軸力と曲げモーメントの理論解を探るために，既往の平衡力学理論を用いる予定である。また，接合部近傍の接触力の影響範囲については知見が少ないため，FEM解析を用いて理論式への還元方法を検討する。
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| Causes of Carryover |
当初予定をしていた解析ソフトウェアの更新費に関して，本年度は他予算からの支出が可能であったため若干の余剰金が生じた。一方，近年の物価上昇，打ち合わせ等がコロナ前のように対面式が増えたことに伴い，当初予定よりも旅費の支出は多かった。そのため，この余剰金は次年度の旅費への支出を考えている。
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