土-機械系における相乗効果を考慮した力学挙動の有限要素解析

1988 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 63560245
• Research Institution: University of the Ryukyus
• Principal Investigator: 上野 正実 琉球大学, 農学部, 助教授 (50145546)
• Keywords: 土-機械系 / 相乗効果 / 有限要素解析 / 結合力学系 / トラクタ / 弾塑性構成式 / 相対すべり率

Research Abstract

1.プラウ耕等におけるトラクタの力学的挙動を有限要素法を用いて合理的に解析する手法の開発をねらいとした。これは地盤とトラクタ(機械)を一つの結合力学系として相互の挙動を同時に解析することを特徴としている。今年度は2次元問題に限定して、トラクタをトラス、ラーメン要素でモデル化し、地盤を3角形要素で表した。プログラムはBASICで作成し、パソコンを用いた。計算では、土および機械部の材料定数、駆動力、耕盤の深さ等を変化させてシミュレーションを行った。本解析法は単純ながらも地盤の力学的挙動だけでなく、トラクタ本体の各部に作用する力あるいは他の力学特性を明確に分析しうる可能性をもっていることが明らかとなった。
2.このような全体挙動の解析に関連して、車輪下の力学挙動をより詳細に解析するための方法を開発した。ここでは、土を弾塑性体とみなし増分形式による構成式(等方硬化・下降伏面モデル)を採用した。これは土の相互作用における有限要素解析で問題となる境界条件を適切に与える方法として、車輪の沈下量を一定とし、剛性車輪上の点の軌跡に基づいて節点に強制変位増分を与える方法を開発した。この強制変位増分はクーロンの摩擦条件によるチェックを行い、必要に応じて修正計算を行った。これに関連して相対すべり率という新しい概念を導入して変位増分の定式化を行った。解析においては最初のステージで沈下させ、次に転動させた。本解析では定量的な検討は行っていないが、周知の現象については定性的に表現しえた。
3.以上の他に単純基礎の押し込み問題の解析や、新たなプログラムの開発を行った。

Research Products

• [Publications] 上野正実・泉裕巳・橋口公一・井上英二・今村剛・鹿内健志: テラメカニックス. 8号. 9-14 (1988)
• [Publications] K.Hashiguchi,;・E.Inoue,;・T.Shikanai,;・M.Ueno,;・H.Izumi,;・K.Uchiyama,: Proc.of the Znd Asla-Pacific Conf of the ISTVS. 139-149 (1988)
• [Publications] Izumi.H.;Ueno.M.;・Uchiyama.K.;Hashiguchi.K.;Inoue.E.;Shikanai.T.: Proc.of the Znd Asla-Pacific Conf of the ISTVS. 219-224 (1988)
• [Publications] 上野正実・橋口公一・月本行則・泉裕巳・鹿内健志・内山恵一: テラメカニックス. 9. (1989)