2019 Fiscal Year Annual Research Report
A 3D LATTICE SPRING MODEL FOR SIMULATION ON DEFORMATION AND FAILURE OF ROCK-LIKE MATERIALS
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17K06554
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
西村 強 鳥取大学, 工学研究科, 教授 (90189308)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
河野 勝宣 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (60640901)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 岩質材料 / 変形 / 破壊 / 質点系解析 / ばね係数 / 剛体回転 / ひずみ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
岩質材料の変形から破壊の発生・進展を表現する質点系解析手法の開発を目指している．この手法では，解析対象を小領域に分割した後に，各小領域を質点で代表させる．質点間に挿入したばねに生じる力の不平衡により質点が移動して対象物体の変形を表現するが，その移動量は減衰を伴う振動系の運動方程式の陽形式差分解法によって計算される．本年度は，まず，開発中の手法に弾塑性構成則を導入した．この手法は格子の連結でモデル化が行われているので降伏条件を満たした格子点の連結により進行性破壊の表現ができる．破壊面の生成を表現するために有限要素法などの手法で必要な要素の分離過程などは不要である．この特徴を活かして，一様勾配斜面に対して重力加速度(g)に増加率kを乗じて逐次増加させる手順を適用して，破壊面の逐次進展を表現した．この手順により斜面に不安定化が生じるkを当該斜面の安全率として利用できる．これを今年度開催された国際会議において報告した．最終年度に当たり，理論式の検証を実施した．その結果，
（１）初年度に示した理論式は純粋変形量に基づくものであり，求まる応力は対称性を有する，これは，剛体回転に基づく変形量が除去されているからである．
（２）剛体回転量を考慮する定式化を進めるとき，応力は非対称となる，
（３）（２）の非対称性は，数値解析において回転運動を許すとき，（２）の非対称性は解消する．これは，回転運動を許すことでモーメントの釣合いが満たされる，すなわち対称化されることによる．
以上から，格子ばね解析法における弾性理論に基づくばね係数と弾性定数の関係式の誘導と解析プログラムの開発をすること，それによる地盤構造物の解析例を示すこと，さらに角運動量を除去しない場合の関係式の誘導を行うこと，などの一定の成果は示した．
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