2001 Fiscal Year Annual Research Report
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13460073
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
太田 正光 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (20126006)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 謙治 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助手 (90313072)
安藤 直人 東京大学, 大学院・農学生命科学研究科, 助教授 (90125980)
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| Keywords | 薄板 / ビス止め構造 / 湾曲重ね板構造 / シェル構造 / 変形挙動 / 有限要素法 / 大変形 |
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| Research Abstract |
厚さ1〜2cm,幅10〜20cm程度の長尺板材を構成要素として、複数枚重ねてビス止めしてえられる湾曲シェル構造は、少ない費用で大きな面積をカバーすることのできる優れた構法であるが、その強度性能の発現機構には不明な点も多い。今年度は、実寸の1/20程度の二次元模型実験で、本構造の変形挙動を解析した。長さ20cmほどの長尺薄板を湾曲させ、スパンを120〜160cmで両端をピン固定した。ただし、支持端の一方は、水平分力を測定するためにスライド・ガイドの上に載せ、ロードセルを介して支えた。この状態を1層構造と呼ぶ。曲面シェル構造に発展させることを考慮して、間に直交層に相当する同厚のスペーサーを置き、次の薄板をビス止めし、これを3層目と考え、5層構造までの実験を試みた。ビス止めには3mm径の丸ネジを用いた。ビス止め箇所は全長を10等分して行った。スパン中央で負荷し、荷重点の鉛直変位ならびに鉛直荷重、および支持端での水平反力を測定した。また、各ビス止め区間中央表裏に貼ったひずみゲージを用いて各層のひずみを測定した。板長とスパンの組み合わせによって、変形パターンは異なった。一般的に、まず頂点が凹み、形状がM字型となる段階で、端部からスパンの1/4付近を境として、内側の領域は下側へ窪んでゆき、外側の領域は外へ押し出されるように膨らんでゆく。つぎに外側の領域は内側へ引きずられるように変形するようになり、それに伴い曲率の最大箇所も外側へ移動してゆき、最終的にその近辺での破壊の発生が観察された。得られた荷重-ひずみ曲線より、層数が増えると剛性が増していくことがわかるが、ひずみゲージで測定した各層の変形挙動、とくに応力の分担状況は複雑で、本構造による耐力の発現機構の解明は次年度に持ち越された。変形挙動に関しては、有限要素法による大変形解析プログラムの開発を試み、ある程度の再現性があることが確かめられた。
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