土壌槽試験におけるPIV活用による土の変形・応力計測/算定オンラインシステム

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14360150
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 橋口 公一 九州大学, 大学院・農学研究院, 教授 (10038250)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡安 崇史 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (70346831) ; 井上 英二 九州大学, 大学院・農学研究院, 助教授 (00184739) ; 上野 正実 琉球大学, 農学部, 教授 (50145546)
• Keywords: PIV(粒子画像流速測定法) / 変位計測 / 土壌転圧 / 下負荷面モデル / 弾塑性構成式 / 応力予測 / 土中ひずみ算定 / 車輪走行性

Research Abstract

昨年度開発したPIV(粒子画像流速測定法)に基づく土の変位高精度オンライン計測システムは,走行車輪下近傍の土の変位を高精度に計測し得る.本年度は,本計測システムにおける変位追跡アルゴリズムを改善することにより,走行車輪接地部近傍のみならず,その周辺領域の土の変位も高精度に計測し得るように拡張している.具体的には,変形の度合いに応じて画像のサンプリング時間間隔を調整し,それぞれの時間間隔にてPIV計測を行い,得られた時間間隔の異なる土の変位データを組み合わせることにより,変形の小さい領域から変形量の大きい領域までを一度に計測することを可能にしている.我本計測アルゴリズムを選択合成法と称する.精密車輪実験装置と新計測システムを用いて剛性車輪走行時の車輪-地盤接触部近傍の土の変形現象を計測,解析を行うとともに,得られた結果の妥当性を検討した.さらに,計測された土の変位から算出されるひずみ増分データを下負荷面モデルに基づく応力算定プログラムに入力して地盤内応力の予測を行うとともに,小型圧力センサを用いて開発した応力センサによる実測結果と比較・照査して,予測結果の妥当性について調べた.本研究で得られた知見は以下の通りである.
(1)画像のサンプリング時間間隔は,土粒子の変位量に著しく影響を受ける.つまり,計測領域内の変形速度に顕著な差異が認められる場合には,変形速度場に応じてPIV計測における画像サンプリング時間間隔を調整する必要があることを示した.
(2)(1)より,速度場に顕著な差異が確認される場合には選択合成法を採用することにより,表層域のみならず深層域の土の変位も高精度に追跡可能にした.
(3)選択合成法を用いて深層域の土の変位を修正した結果,深層域の応力予測が可能となった.

Research Products

• [Publications] 橋口公一: "一般化速度依存性非弾性構成式(弾塑性構成式の拡張)"日本機械学会論文集A編. 69巻・678号. 280-287 (2003)
• [Publications] 橋口公一: "下負荷面の概念に基づく摩擦理論"日本機械学会論文集A編. 69巻・678号. 295-301 (2003)
• [Publications] Hashiguchi, K.: "Bifurcation analysis of diffuse modes by the subloading surface model with tangential stress rate effect"J.Appl.Mech. (JSCE). 6巻. 513-540 (2003)
• [Publications] Hashiguchi, K.: "Extended gradient plasticity by the subloading surface model with tangential plasticity"J.Appl.Mech. (JSCE). 6巻. 531-540 (2003)
• [Publications] Hashiguchi, K.: "Large elastoplastic deformation theory for soils"J.Appl.Mech. (JSCE). 6巻. 521-530 (2003)
• [Publications] Hashiguchi, K.: "Shear band formation analysis in soils by the subloading surface model with tangential stress rate effect"Int.J.Plasticity. 19巻. 1651-1677 (2003)
• [Publications] Hashiguchi, K.: "On the replacement of material-time derivative to corota-tional rate of yield function : Mathematical proof"Soils & Foundations. 43巻. 189-194 (2003)
• [Publications] 岡安崇史: "一般化速度依存性非弾性構成式(金属への適用)"日本機械学会論文集A編. 69巻・678号. 288-294 (2003)
• [Publications] 岡安崇史: "アンカー引抜時の地盤の変形挙動に関する弾塑性有限要素解析"応用力学論文集(土木学会). 6巻. 541-550 (2003)
• [Publications] 深見公一郎: "砂地盤における剛性車輪下の土の変形(第1報)土の変位特性と変位増分のモデル化"農業機械学会誌. 65巻・3巻. 93-99 (2003)
• [Publications] 深見公一郎: "砂地盤における剛性車輪下の土の変形(第2報)変位増分モデルの拡張と地盤ひずみの予測"農業機械学会誌. 65巻・3巻. 100-106 (2003)