| Research Abstract |
本年度は,まず,コンクリートの環境劣化を再現するには,コンクリートのひび割れ進展を精度良く解析することが重要であると考え,空間近似に優位な定型メッシュと有限被覆法(FCM)によるメッシュ制約の少ないひび割れ進展解析手法を開発した.さらに,界面近似手法とCohesive crackモデルを導入し,手法の高度化を行い,数値解析例によりその適用性・有用性を確認した.
FCMと定型メッシュによる解析手法では,物理境界や材料界面付近において特殊な要素(一般化要素)の存在を許容するため,これに関する解析精度の検討を行った.固有値解析やFEMとの比較,パッチテストを行うことにより,一般化要素の精度保証を与えるとともに,一般化要素界面での近似方法に対する指針を示した.
開発したFCMによる解析手法を,鉄筋コンクリート(RC)構造物における塩害劣化のひび割れ進展解析に応用して,典型的あるいは実際的なコンクリートのひび割れ進展挙動を再現することができた.まず,本手法によれば,鉄筋の腐食膨張を適切にモデル化することにより,塩害において代表的なひび割れ進展モードを再現可能であることを示した.そして,RC構造物の塩害劣化をモデル化するために,全体構造に対する局所的なひび割れ進展解析が可能なグローバル・ローカルFCMを開発し,その数値シミュレーションにより,使用環境を考慮したマルチスケール的な評価の必要性や重要性を示した.
また,拡散問題の典型として熱拡散問題を取り上げ,微視スケールにおける空隙やひび割れ表面での熱伝達を考慮した新規のマルチスケール拡散解析手法を開発した.さらに,均質化法に基づく拡散と変形のマルチスケール・マルチフィジックス問題の定式化を行い,ひび割れ進展と拡散現象の時間の経過に伴う連成応答を数値的に再現し,マルチスケール・マルチフィジックス解析の基礎ツールを整備した.
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