| 研究概要 |
昨年度実施した実験では, 腐食損傷を有するH形断面短柱に, 腐食に見立てた体積欠損を導入すると, 体積欠損過程で残留応力が再分配するとともに付加的な変形も発生することが確認された. しかし, 腐食損傷を有する鋼構造物の残存強度の把握を目的とした既往の非線形有限要素解析の多くは, このような体積欠損でもたらされる力学的挙動を無視した強度評価が行われている. そこで, 本年度は, 体積欠損過程での残留応力の再分配や付加的な変形の発生といった初期不整の変化が考慮できるように定式化した8節点アイソパラメトリックシェル要素を有する非線形有限要素解析プログラムを用いて, 体積欠損過程での残留力分配挙動と付加的な変形挙動, および体積欠損後の圧縮挙動について検証し, 解析プログラムの問題点について検討した.
検討の結果, 体積欠損過程の残留応力の再分配挙動や変形挙動については, 開発した解析プログラムによって概ね実験結果を再現できることが確認されたが, 圧縮挙動については, 解析結果は実験結果に比べてやや大きく剛性低下を見積もるため, 終局強度は再現できるが, 終局強度時の変位は実験結果に比べてやや大きくなった. この原因として, 実験では板厚を管理しつつ, 人工的に体積欠損形状を導入したものの, 体積欠損部にはある程度の凹凸形状が存在するのに対して, 現状の解析プログラムの定式化は, 要素内を一定板厚として取り扱うため, 細かい要素分割が必要になり, 細かい要素分割を適用しても板厚一定のため, 滑らかな表面形状が再現できないことが明らかになった. また, 現状の定式化は, 応力を複雑に座標変換しており, 座標変換時の誤差が増分解析過程で累積していることも精度を悪化させる要因であることも明らかになった.
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