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個別要素法は、粒子間の接触点での力学特性をモデル化して粒子の挙動を直接シミュレ-トするものであり、砂のような粒状体の粒子性を直視した解析法といえる。しかし、個別要素法で用いられる粒子間の係数値(弾性定数、粘性係数、粒子間摩擦係数)や粒子径などは解析値が得やすいように適当に決めているのが現状のようである。
そこで、本年度の研究実績を以下の記す。
1.2次元粒状体モデルとしての各種径のアルミ丸棒およびテフロン丸棒を試料として二軸圧縮試験を行った。その結果、(1)粒子径を相似的に大きくした同じ混合比、同じ間隙比のアルミ丸棒積層体の応力〜ひずみ関係は類似したものとなること、(2)粒子表面摩擦の異なるアルミ丸棒とテフロン丸棒積層体の応力〜ひずみ関係は大幅に異なること、などが明らかにされた。
2.粒子間の接触理論などに基づいて、可能な限り正確なアルミ丸棒の粒子間の係数値を定めた。すなわち、法線方向の弾性定数Knは2円柱および円柱と板の接触理論から算出し、接線方法の弾性定数Ksは表面に凸凹がある2円柱の接触理論に、二軸圧縮試験のアルミ丸棒1本当たりの作用力を考慮して算出した。粒子間摩擦係数は、アルミ丸棒どうし、あるいはテフロン丸棒どうしを斜面上ですべらせる実験により求めた。
3.上記のようにして定めたアルミ丸棒の係数値を用いて、二軸圧縮試験の個別要素解析を行ったが、解は発散して得られなかった。そこで、弾性定数を小さくし粒径を大きくさせて解析値を得た。その理由は、解析の時間刻みを大きくさせて解を収束させることにある。実験値と解析値はある面では対応するが、粒子間摩擦係数の影響などについては解析値は評価できないようである。今後、検討を続けたい。
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