高時間分解能画像計測と高次PDS-FEMを用いたスーパーシア破壊についての検討

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究ではスーパーシア破壊を実験と数値解析を用いて検討し，その発生メカニズムや地盤の不均一性が断層のスーパーシア破壊に与える影響を明らかにするとともに，スーパーシア破壊を再現できる数値解析手法を確立することを目的とする．実験では衝撃破壊試験を行う．高速で飛翔する飛翔体を供試体に衝突させ，供試体内部でき裂を発生させる．超高速ビデオカメラと光弾性手法を組合せてき裂の進展状況と応力分布を1μ秒単位で画像計測する．実験の供試体の作成材料として光弾性感度をもつ透明材料であるエポキシ樹脂とポリカーボネート樹脂を採用した． 2個の供試体の長辺を突き合せて長辺側に圧縮荷重を載荷し，短辺に飛翔体を衝突させることにより，接合部でき裂を進展させた．供試体側面から平行光を照射，透過像を超高速ビデオカメラで撮影する．照射光を偏光させることにより形成された光弾性縞をき裂の進展状況と合わせて画像計測することにより，き裂の進展状況と合わせて供試体中の応力場を画像計測する．計測結果からスーパーシアき裂発生のメカニズムを実験的に検討する．また計測された干渉縞は後述する数値計算手法の精度の検証にも使用する．数値解析として高次PDS―FEMを用いたき裂進展解析を行う．PDS－FEMは解析対象をボロノイ領域と共役なデネルイ領域に分割し，変位をボロノイ領域で，変位の微分項であるひずみをデルネイ領域で離散化する解析手法である．ボロノイ領域の境界上で変位の不連続性が許容されるため，き裂の進展解析に適している．離散化に高次関数を採用することにより解析精度を向上させた高次PDS－FEM解析に，き裂面を解析するための接触要素を導入することによりき裂進展解析を行う．実験により得られた光弾性干渉縞と解析結果により再現された干渉縞を比較することにより解析精度を検証し，スーパーシア破壊を再現できる解析手法を確立することを目標とする．