繰り返し荷重下の平板および防撓板の座屈塑性崩壊挙動解析モデルの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555342
• Research Institution: HIROSHIMA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 藤久保 昌彦 広島大学, 工学部, 教授 (30156848)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 北村 充 広島大学, 工学部, 教授 (40195293) ; 藤本 由紀夫 広島大学, 工学部, 教授 (60136140) ; 矢尾 哲也 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (20029284) ; 柳原 大輔 広島大学, 工学部, 助手 (10294539)
• Keywords: 繰り返し荷重 / 矩形板 / 防撓板 / 理想化構造要素法 / 繰り返し硬化

Research Abstract

面内繰り返し荷重下の矩形板および防撓板の座屈・塑性崩壊挙動の解析に有効な簡易解析モデル(理想化構造要素法)を開発した。まず,面内圧縮を受ける周辺単純支持矩形板についてFEM解析を行い,その結果を基に,矩形板理想化構造要素を開発した。本解析法は,以下の特徴を有する。
(1)矩形板を座屈半波数に等しい4節点矩形平面要素に分割する。各要素は,節点変位と座屈変形を表すたわみ形状関数の振幅を自由度として有する。
(2)弾性大たわみ解析理論から座屈による非線形面内ひずみを求め,これと,節点変位の関数である線形ひずみの和で要素のひずみを表す。剛性方程式の定式化法は,通常のFEMと同じである。
(3)最終強度後のたわみ形状を,FEM解析結果を基に座屈モードと高次モードの和で表す。除荷時の弾性変形は,座屈モードのたわみ形状関数のみで表す。
FEM解析との比較より,本モデルにより塑性変形の局所化の影響を含めて,矩形板の座屈崩壊挙動を精度良く再現できることを確認した。
つぎに,上記板要素と薄肉断面梁・柱要素を組み合わせた,防撓パネルの簡易座屈崩壊解析モデルを開発した。解析法の概要は以下の通りである。
(1)防撓材を,曲げ捩り座屈を考慮可能な薄肉断面梁・柱要素に分割し,これと平面要素を組み合わせて防撓材をモデル化する。梁要素の節点には,防撓材の捩り変形に対するパネルの抵抗を表すための分布回転バネを付加する。
(2)防撓材の全体座屈を考慮するため,平面要素の節点にたわみ自由度を与え,これによる非線形面内歪みを考慮する。
(3)繰り返し硬化を考慮する場合を含めて,任意の応力〜ひずみ関係を考慮可能である。
本モデルを用いて防撓パネルの座屈崩壊挙動を解析し,その精度の高い適用性を明らかにした。

Research Products

• [Publications] 藤久保昌彦: "ISUM Rectangular Plate Element with New Lateral Shape Functions (1st Report) -Longitudinal and Transverse Thrust-"日本造船学会論文集. 187. 209-219 (2000)
• [Publications] 藤久保昌彦: "ISUM Rectangular Plate Element with New Lateral Shape Functions (2nd Report)-Stiffened Mates ander Biaxial Thrust-"日本造船学会論文集. 188. 479-487 (2000)