損傷・劣化部を含む薄肉橋梁構造物の局部応力解析と耐荷力の破壊力学的評価

1987 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 62550328
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 林 正 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (40029145)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 林 建治 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (90134973)
• Keywords: 薄肉構造解析 / 節点帯板法 / 有限帯板法

Research Abstract

薄肉構造物の亀裂発生箇所の予測計算のために, 構造全体挙動を考慮した局部応力解析法として節点帯板法を使用した. この解析法は, 有限要素と帯板要素を併用した有限要素法の一種であって, 長大要素を用いて局所的な応力状態をかなり正確に知ることができる. 今年度に得られた主な成果は次のとおりである.
(1)解析法の基礎となる有限要素には, 平板の面内回転成分を考慮した平面応力要素と, 板のねじれ率を差分化して考慮した新しい曲げ要素を定式化した.
(2)帯板要素の変位関数には, 従来は固有関数による級数が用いられていたが, 計算効率のよい多項式の級数を用いる変位関数を考案した.
(3)変断面桁や曲線桁などの任意な断面形状の薄肉構造物を解析するために, 任意形状に適用できるサブパラメトリック帯板要素を開発した.
(4)特に, 平板の曲げ解析については新しい変位関数として縮的変位関数の概念を考案し, 任意形状の帯板要素を用いた帯板法の一般的な定式化法を開発した.
(5)長大薄肉構造物の全体解析法である節点帯板法については, 上記の(1)の有限要素と従来の帯板要素を併用した要素を定式化し, 解析プログラムを作成した. このプログラムには補剛材, ダイヤフラム, 対傾構などが組み込まれているので, 実構造物に忠実な解析モデルを扱うことができる.
次年度には, (5)のプログラムを用いて実橋の鋼薄肉構造物の解析を行い, 局所応力状態を調べる. また, このプログラムに座屈解析と弾塑性解析の機能を追加して, 上記構造物の耐荷力特性を調べる.
なお, 上記の(2)と(4)の研究成果は投稿中であり, (3)と(5)については投稿準備中であることを付記する.