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2013 年度 実施状況報告書

津波による流体力と漂流物による衝突力を受けるコンクリートの動的破壊挙動の解明

研究課題

研究課題/領域番号 24760357
研究機関茨城大学

研究代表者

車谷 麻緒  茨城大学, 工学部, 准教授 (20552392)

キーワード破壊シミュレーション / 損傷モデル / 鉄筋コンクリート / 津波シミュレーション / 一般化有限要素法
研究概要

コンクリートの破壊力学を考慮した損傷モデルを定式化し,これを有限要素法に導入した簡易で高精度な破壊シミュレーション手法を構築した.その性能について,いくちかの例題に適用したところ,解析結果が解析メッシュに大きく依存しないことや,コンクリートの破壊の力学的特徴を再現可能であることを検証した.本モデルを鉄筋コンクリート部材の内部ひび割れ進展の問題に適用したところ,既往の実験で確かめられている内部ひび割れのモードを3次元で的確に再現できることを示した.鉄筋コンクリートの内部ひび割れの進展状況を3次元の数値シミュレーションで再現した例はこれまでになく,本研究で開発した手法の有効性を示すことができた.現在は,特殊な供試体を作成し,実験結果の再現性について検討を進めている.
津波の数値シミュレーションにおいて,一般化有限要素法を自由表面流れのモデル化に応用した解析手法を構築した.一般化有限要素法は要素内の境界をモデル化できる手法であり,これを自由表面流れ解析に応用した.一般化有限要素法を用いることにより,空気の相を考慮しない解析手法とした.その結果,既往の手法と比較して,計算時間を短縮することができるとともに,実用的な解析精度を有する手法であることを確認した.3次元の複雑な問題に適用したところ,少ない計算負荷で,既往の手法とほぼ同様の結果が得られることを確認した.現在は,実際の地形を考慮した問題への応用について検討を進めている.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コンクリートの破壊力学を考慮した損傷モデルによる数値解析手法を開発し,学術論文に掲載された.また,一般化有限要素法を用いた自由表面流れ解析手法を構築し,その精度や効率性に関する検証を行った.

今後の研究の推進方策

構造物の破壊シミュレーションに関して,鉄筋のモデル化を行い,鉄筋コンクリートの破壊をシミュレート可能にするとともに,動的問題への応用についても検討する.また,一般化有限要素法を用いた自由表面流れ解析の高度化を行い,実際の地形を考慮した解析に発展させるとともに,構造物との連成解析へと発展させる.

次年度の研究費の使用計画

解析結果の可視化ソフトウェアとそのインストールPCを購入予定であったが,可視化ソフトの講習会に出席した特典として,教育用の簡易バージョンを入手することができたため.
プログラムの高度化のためのセミナー参加費やそのための出張費などに使用する予定である.

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] コンクリートの破壊力学に基づく等方性損傷モデルの定式化とその性能評価2013

    • 著者名/発表者名
      車谷麻緒,寺田 賢二郎,加藤準治,京谷孝史,樫山和男
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2013 ページ: 20130015

    • DOI

      10.11421/jsces.2013.20130015

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 粗骨材の幾何学的非均質性に着目したコンクリートの圧縮破壊シミュレーション2013

    • 著者名/発表者名
      車谷麻緒,神野真弥,寺田 賢二郎
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: 69 ページ: I_115-I_123

    • 査読あり
  • [学会発表] Simulation of compressive failure in concrete involving contact on cracked interfaces

    • 著者名/発表者名
      Kurumatani, M
    • 学会等名
      12th US National Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Raleigh, USA
  • [学会発表] Compressive failure simulation in concrete involving contact on crack interface

    • 著者名/発表者名
      Kurumatani, M
    • 学会等名
      5th Asia Pacific Concgress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Singapore
  • [学会発表] 微細ひび割れの形成と接触を考慮した準脆性材料の圧縮破壊シミュレーション

    • 著者名/発表者名
      車谷麻緒
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京
  • [学会発表] ラチスモデルと損傷モデルによる異形鉄筋周辺の内部ひび割れの再現に関する研究

    • 著者名/発表者名
      田久智行
    • 学会等名
      第68回土木学会年次学術講演会
    • 発表場所
      津田沼
  • [学会発表] 損傷モデルによる異形鉄筋周辺の3次元内部ひび割れの再現解析

    • 著者名/発表者名
      根本優輝
    • 学会等名
      第41回土木学会関東支部技術研究発表会
    • 発表場所
      長岡
  • [学会発表] 安定化有限要素法による流体力の評価と流体解析の効率化に関する基礎的研究

    • 著者名/発表者名
      阿部俊逸
    • 学会等名
      第41回土木学会関東支部技術研究発表会
    • 発表場所
      長岡

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公開日: 2015-05-28  

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