2016 Fiscal Year Annual Research Report
A 3D LATTICE SPRING MODEL FOR SIMULATION ON STATIC AND DYNAMIC DEFORMATION
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26420482
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
西村 強 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90189308)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 勝宣 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (60640901)
中村 公一 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90530642)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ３次元格子ばね法 / 弾性係数 / ポアソン比 / ばね係数 / 変形 / 進行性破壊 / 剛体回転 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
岩質材料の変形から破壊の発生・進展を表現する質点系解析手法の開発を目指した．この手法では，解析対象を小領域に分割した後に，各小領域を質点で代表させる．質点間に挿入したばねに生じる力の不平衡により質点が移動して対象物体の変形を表現するが，その移動量は減衰を伴う振動系の運動方程式の陽形式差分解法によって計算される．本研究では，質点間を連結するばねの係数値を解析対象の弾性定数（弾性係数とポアソン比）に関連付ける式を提案した．成果を列記する．
（１）提案式から求めたばね係数値を与えた質点系の一軸圧縮解析モデルが示す弾性定数は，対象とした物体のそれらを２ないし３％の誤差で再現することを確認した．（２）質点間の相対変位量から剛体回転による量を除去して純粋な変形量によるひずみを求める方法を提案した．片持ちばりの自由端のたわみ量のはり理論による解に対する数値解の近似度により，本手法が十分機能することを示した．（３）圧裂試験の解析では円板中心位置において，弾性理論式（p0＝2P/πDL）に近似する応力値が生じていることを示して，実験供試体で得られる引張強度の解析への導入を可能にした．（４）中央クラックを有する板の一軸引張荷重下の解析例により応力拡大係数の解析値の理論式算出値に対する近似性を確認した．設定した引張強度を上回る応力状態に至った格子点に連結するばねを切断して，引張応力下のき裂進展を模擬した．その際，減衰に関する定数の大きさに留意しながら，進展状況を評価する必要があることを示した．
以上より，本解析手法は，岩石やコンクリートなどの変形と破壊を解析的表現する性能を有しており，研究目的を達したと評価している．
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