鋼構造部材の座屈と破壊の連成に関する研究

• 研究課題/領域番号: 23246097
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 桑村 仁 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20234635)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 39,650千円 (直接経費: 30,500千円、間接経費: 9,150千円); 2014年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2013年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円); 2012年度: 14,170千円 (直接経費: 10,900千円、間接経費: 3,270千円); 2011年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
• キーワード: 鋼構造 / 座屈 / 破壊 / 塑性変形能力 / 耐震設計

研究成果の概要

本研究の成果を要約すると，次のようになる。大きな塑性ひずみを繰返し受ける構造用鋼材が破壊するまでの全挙動を表現する数理モデルを考案したこと。それを組み込んだ数値シミュレーションを開発したこと。それにより座屈後挙動の大変形繰返し挙動を再現できることを実験との比較により確認したこと。亀裂の発生条件の数理モデルを構築し，材料実験によりその精度を確認したこと。鋼管柱の繰返し実験で座屈と破壊の連成を再現し，本研究で開発したシミュレーターでそれを数値的に追跡できることを確認したこと。地震応答解析により鋼構造に座屈と破壊が連成すると，座屈単独の場合より倒壊までの塑性変形能力が低下することを示したこと。

研究成果

• [雑誌論文] Ductile Fracture Simulation of Structural Steels under Monotonic Tension (2014)
  • 著者名/発表者名: JIA, Liang-Jiu, and KUWAMURA, Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Structural Engineering, ASCE 巻: 140(5) ページ: 1-12
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Experimental and Numerical Study of Postbuckling Ductile Fracture of Heat-Treated SHS Stub Columns (2014)
  • 著者名/発表者名: JIA, Liang-Jiu, KOYAMA, Tsuyoshi, and KUWAMURA, Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Structural Engineering, ASCE 巻: 140(7) ページ: 1-13
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Prediction of Cyclic Behaviors of Mild Steel at Large Plastic Strain Using Coupon Test Results (2014)
  • 著者名/発表者名: JIA, Liang-Jiu, and KUWAMURA, Hitoshi
  • 雑誌名: Journal of Structural Engineering, ASCE 巻: Vol.140, No.2
  • 査読あり
• [雑誌論文] 繊維方向荷重を受ける単一ボルト接合部木材の破壊形式 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑村 仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 78 ページ: 529-538
  • 査読あり
• [雑誌論文] 木材の応力緩和試験における技術的問題と対策 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑村 仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 77 ページ: 937-946
  • 査読あり
• [雑誌論文] 木材の支圧応力緩和における異方性と圧密効果 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑村 仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 77 ページ: 1429-1436
  • 査読あり
• [雑誌論文] 木材の縦圧縮クリープ限度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑村 仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 77 ページ: 1691-1700
  • 査読あり
• [雑誌論文] ボルトと木材の摩擦係数-鉄骨木質構造の研究その11- (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑村仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 77(673) ページ: 407-416
  • NAID: 130004508133
  • 査読あり
• [雑誌論文] 合板の割裂強さを担う二軸配向と接着層の役割-鉄骨木質構造の研究その8- (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑村仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 76(663) ページ: 969-978
  • NAID: 130004752446
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高接触圧における木材と鋼材の摩擦係数-鉄骨木質構造の研究その9- (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑村仁
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 76(666) ページ: 1469-1478
  • NAID: 130004508062
  • 査読あり
• [学会発表] ノンダイアフラム円形鋼管柱－梁フランジ接合部の弾塑性挙動に関する解析的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐藤恵治，桑村 仁
  • 学会等名: 日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿）
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-09-12 – 2014-09-14
• [学会発表] 局部座屈と延性破壊が連成する角形鋼管柱の地震応答 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤剛寛，小山 毅，桑村 仁
  • 学会等名: 日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿）
  • 発表場所: 神戸大学
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 地震動を受ける角形鋼管の耐力劣化に対する局部座屈と延性破壊の影響に関する解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 齋藤剛寛，小山 毅，桑村 仁
  • 学会等名: 2013年度日本建築学会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] Ductile Fracture Model for Structural Steels under Monotonic Loading (2013)
  • 著者名/発表者名: JIA, Liang-Jiu, and KUWAMURA, Hitoshi
  • 学会等名: 日本建築学会大会学術講演梗概集
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] Modified Yoshida-Uemori model to predict metal plasticity using only coupon test (2013)
  • 著者名/発表者名: 賈 良玖
  • 学会等名: 日本建築学会関東支部研究発表会
  • 発表場所: 東京都・建築会館
• [学会発表] Prediction of Cyclic Plasticity of Prestrained Steel by Chaboche Model (2012)
  • 著者名/発表者名: Jia Liang-Jiu
  • 学会等名: 日本建築学会大会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋大学
• [学会発表] 角形鋼管に角錐をはめ込んだ接合構法に関する研究 その９角筒の剛性が角錐の圧縮終局荷重と崩壊モードに与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小山 毅
  • 学会等名: 日本建築学会大会
  • 発表場所: 愛知県・名古屋大学
• [学会発表] 鉄骨木質構造の発展に向けた木材の粘弾性に関する研究(その1.繊維方向の静的圧縮・高速圧縮・塑性流動試験) (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑村仁
  • 学会等名: 2011年度日本建築学会関東支部研究報告会
  • 発表場所: 建築会館(東京)
• [学会発表] Selected Plasticity Models for Structural Steel under Cyclic Large Strain (Cyclic Stress-Strain Behavior to Fracture of Structural Steel, Part 1) (2012)
  • 著者名/発表者名: JIA Liangjiu
  • 学会等名: 2011年度日本建築学会関東支部研究報告会
  • 発表場所: 建築会館(東京)
• [学会発表] Uniaxial True Stress-True Strain Behavior to Fracture (Cyclic Stress-Strain Behavior to Fracture of Structural Steel, Part 2) (2012)
  • 著者名/発表者名: JIA Liangjiu
  • 学会等名: 2011年度日本建築学会関東支部研究報告会
  • 発表場所: 建築会館(東京)
• [学会発表] Prediction of Cyclic Plasticity Using Monotonic Coupon Test Results (Cyclic Stress-Strain Behavior to Fracture of Structural Steel, Part 3) (2012)
  • 著者名/発表者名: JIA Liangjiu
  • 学会等名: 2011年度日本建築学会関東支部研究報告会
  • 発表場所: 建築会館(東京)
• [学会発表] ランダム振幅を受ける鋼部材の破断予測手法 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小山毅
  • 学会等名: 日本建築学会大会(関東)
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
• [図書] 建築構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 桑村 仁
  • 総ページ数: 271
  • 出版者: 実教出版
• [備考] 鋼構造研究室
  • URL: http://stahl.arch.t.u-tokyo.ac.jp/index-j.html
• [備考]
  • URL: http://stahl.arch.t.u-tokyo.ac.jp/index-j.html