| 研究課題/領域番号 |
18K05878
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
石井 将幸 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 准教授 (50293965)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 真円復元効果 / 内圧 / たわみ / パイプライン / 楕円管 / とう性管 / 内水圧 / 復元 / たわみ性管 / 模型実験 / 3次元解析 / たわんだ管 / 数値解析 / 理論解析 / 農業用パイプライン / 管のたわみ |
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| 研究成果の概要 |
楕円形の管に内圧が作用すると、断面を真円に近づけるような変形が生じる。内圧によってたわみが解消する量の定式化を目標として、楕円断面の管に内圧が作用した際の変形をフレーム解析で求めた。その結果曲げによる変形と伸びによる変形の両方で、楕円が真円へ近づくように変形することがわかった。
これらの変形を表す数値として長半径と短半径の変化に着目し、フレーム解析の結果に重回帰分析を適用して、内圧、弾性係数、長短半径、管厚と、長短半径の差の間に成り立つ微分方程式を誘導した。これを解いて得られた基礎方程式は内圧の指数関数となり、長半径と短半径の差が内圧の増加に伴い指数関数的に減少して0に近づくことがわかった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
パイプラインに用いられている管は埋設によりたわむことが多く、そのたわみが内圧で復元する現象は古くから認識されてきた。しかし現行の設計基準には「内水圧以外の荷重は，管断面に曲げモーメントを生じ」と記載されており、内圧は断面内に曲げモーメントを生じさせない荷重として扱われ、応力の算出式もその前提に従ったものとなっている。内圧を上向きの鉛直荷重で近似したうえで曲げモーメントを算出する式が知られているものの、正確な計算手法が確立しているとは言い難い。本研究は内圧によるたわみ復元量の定式化に成功しており、内圧によるたわみ復元の影響を正しく考慮した設計手法の確立に向けた端緒となるものである。
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