| 研究概要 |
本研究では,衝動荷重下における機械構造物の弾塑性大変形挙動の解析を簡便に行うことを目的とし,基本的な骨組み構造における負荷,環境などの条件と,変形挙動の関係式を導き,同式に基づき,複雑な構造物の構造解析を行う弾塑性構造簡易解析法の確立を目的とした.
まず,単純な骨組み構造の弾塑性変形挙動を表す単純な数式を導く方法を確立するために,有限要素法によって小数の梁要素からなるL形,門形などの基本的なトラス構造の弾塑性変形解析を行い,得られた結果より,これまでに提案した材料の動弾塑性変形挙動を適切に表す構成式のパラメータ,次数などの決定する方法を用いて,構造全体の負荷と変形挙動との関係を表す基礎式を導いた.つぎに,対象とした基本的な骨組み構造からなる複雑な構造物全体の弾塑性変形挙動を,以上で導いた基本的なトラス構造における弾塑性変形挙動を表す式によって解析する,弾塑性構造簡易解析法を考案した.ついで,実際に宇宙構造物などの対象として,弾塑性変形挙動解析を行い,その変形挙動を明らかにした.以上の方法で得られた結果と,有限要素法による解析結果とを比較したところ,提案する弾塑性構造簡易解析法によれば,短時間に解析解が得られるとともに,有限要素法では解の収束が困難な大変形挙動解析においても,安定して解が得られることを確認した.次いで,温度依存性を考慮した変形解析を可能とするために,変形解析の基礎式に温度を考慮し,材料の弾塑性変形挙動を表すことの検討を行った.ついで,これまで用いてきた実験装置において高温下での実験を可能とし,広い温度範囲にわたり,材料の変形挙動を測定し,提案する基礎式と比較して,両者が良く一致することを確認した.なお,これらの解析には,各温度下で測定した,ヤング率,降伏点などの測定値を必要としたため,これらの特性変化を数式化することを試みた.その結果,ヤング率,降伏強度なども,簡単な式で表しうることがわかった.これら,弾塑性変形および各種材料特性を表す数式を用いて,変形挙動のシミュレーションを行い実験結果と比較したところ,広い温度域およびひずみ域にわたり,実際の挙動を数式のみでよく表しうることを確認した.
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