コンクリートの破壊進行領域と引張軟化挙動のモデル化及びシミュレーションに関する研究

混凝土断裂进展区域及拉伸软化行为建模与仿真研究

• 批准号: 04650509
• 负责人: 和泉 正哲
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1992
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1992 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650509/
• 关键词: コンクリート; 破壊力学; 有限要素法; 破壊進行領域; 非線形; 引張軟化則; 非局所理論

有限要素法に代表される数値解析手法は設計への適用という局面を向かえている。現在未解決な問題の一因に、コンクリート内部の微細なひび割れの挙動があり、その現象を記述するものとして、微細なひび割れの全過程ー破壊進行領域ーの力学的表現である引張軟化構成則と破壊エネルギが有力なものとして注目されている。しかし、破壊進行領域の実体的な特性がまだ明らかにはされておらず、破壊エネルギの寸法依存性の問題などが未解決になっている。破壊進行領域がどのような様態で進展し引張軟化挙動が生じるかを調べ、数値解析に結果を反映させることは現在極めて重要な課題である。本研究は、破壊進行領域とここに生じる引張軟化挙動を適切に記述するモデルと計算法を開発することを目的としている。現在の破壊エネルギおよび引張軟化則は、破壊進行領域の特性をリガメント上で平均的に評価して得られるものになっているが、本研究では、破壊進行領域の特性はリガメント上で変動することもあり得るとみなす考え方に基づいている。主な成果は以下の通りである。1.破壊進行領域に非一様な形状の軟化モデルを配置させるために、そのモデル形状のパラメータを求める逆問題を区間最適化手法として構成した。この方法を寸法依存性を示す破壊エネルギ試験(CT試験)に適用して引張軟化モデルのパラメータを求め、その変化性状から、局所的な破壊エネルギの特性、さらに、破壊進行領域が一様幅ではなく膨らみながら進展する特性があることを明らかにした。2.ひび割れ帯モデルは非局所理論を導入することにより実験から予想される破壊進行領域の進展特性を表現できるが、現在非局所性の発生条件は明らかではない。本研究では次の2つの非局所条件という考え方を導入した。 ・骨材粒径などを考慮した幾何学的条件 ・応力の拡散を考慮した力学的条件この条件に基づいてひずみの平均化を行なう非局所ひび割れ帯モデルを有限要素法の計算モデルとして構成した。この方法を寸法依存性を示す破壊エネルギ試験(CT試験)に適用した結果、定性的にではあるが、1の破壊進行領域の進展過程を表現できた。

The finite element method に represents the される numerical value analysis approach. The <s:1> design へ <s:1> is applicable to the と う う situation を towards the と えて る る る. Now did not solve the problem of な の に, コ ン ク リ ー ト internal の imperceptible な ひ び cut れ の 挙 dynamic が あ り, そ の phenomenon を account す る も の と し て, imperceptible な ひ び れ cutting process の ー broken 壊 field ー の mechanics performance で あ る consist extension and softening と broken 壊 エ ネ ル ギ が powerful な も の と し て attention さ れ て い る. し か し, broken 壊 field の な properties of be が ま だ Ming ら か に は さ れ て お ら ず, broken 壊 エ ネ ル ギ の inch method dependency の problem な ど が unresolved に な っ て い る. Broken 壊 field が ど の よ う な others state し led a softening 挙 で progress dynamic が raw じ る か を べ, the numerical analytic results に を reflect さ せ る こ と は now extremely め て important topic な で あ る. This study は, broken 壊 field と こ こ に raw じ る extension and softening 挙 dynamic を appropriate account に す る モ デ ル と calculation method を open 発 す る こ と を purpose と し て い る. Now の broken 壊 エ ネ ル ギ お よ び extension and softening is の は, broken 壊 field features を リ ガ メ ン ト で on average に review 価 し て must ら れ る も の に な っ て い る が, this study で の は, broken 壊 field features は リ ガ メ ン ト で on - move す る こ と も あ り must る と み な す え party に test base づ い て い る. The main な results な are followed by である である. 1. Broken 壊 field に than the others in な shape の softening モ デ ル を configuration さ せ る た め に, そ の モ デ ル shape の パ ラ メ ー タ を o め る inverse problem を interval optimization technique と し て constitute し た. こ の way dependence を を "method in す broken 壊 エ ネ ル ギ test (CT test) に applicable し て extension and softening モ デ ル の パ ラ メ ー タ を め, そ の - chemical properties か ら, bureau of な 壊 エ ネ ル ギ の characteristics, さ ら に, broken 壊 が to field a others picture で は な く bentonite ら み な が ら progress す る features が あ る こ と を Ming ら か に し た. 2. ひ び cut れ 帯 モ デ ル は the bureau theory を import す る こ と に よ り be 験 か ら to think さ れ る broken 壊 の progress on performance characteristics を で き る が, now the bureau の 発 living conditions は Ming ら か で は な い. In this study, で で times <s:1> 2 と <s:1> <s:1> are not under the conditions of the institute と う う う. Youdaoplaceholder3 fang を introduced た た. , aggregate size な ど を consider し た geometry conditions, 応 force の scattered を company consider し た mechanics conditions こ の conditions に base づ い て ひ ず み の average line を な う the bureau ひ び cut れ 帯 モ デ ル を の finite element method calculation モ デ ル と し て constitute し た. こ の way dependence を を "method in す broken 壊 エ ネ ル ギ test (CT test) に applicable し た results, qualitative に で は あ る が, 1 の 壊 を の progress of process performance で き た.

项目成果

Hirozo Mihashi: "Material Structure and Tension Softening Properties of Concrete" Fracture Mechanics of Concrete Structures, ed.Z.P.Bazant,Elsevier Applied Science. 239-250 (1992)

Hirozo Mihashi：“混凝土的材料结构和拉伸软化性能”《混凝土结构的断裂力学》，Z.P.Bazant 编，爱思唯尔应用科学。

N.Nomura and H.Mihashi: "Stiflness Degradation of Tension Softening Behavior in Concrete" Fracture Mechanics of Concrete Structures, ed.Z.P.Bazant,Elsevier Applied Science. 900-905 (1992)

N.Nomura 和 H.Mihashi：“混凝土拉伸软化行为的刚度退化”混凝土结构断裂力学，Z.P.Bazant 编，爱思唯尔应用科学。

村上 渉.加藤 敏史 野村 希晶.三橋 博三,杉村 義広: "コンクリートのクラックバンドモデル解析における非局所条件について" 日本建築学会大会学術講演梗概集. A. 977-978 (1992)

Wataru Murakami、Toshifumi Kato、Kiaki Nomura、Hirozo Mitsuhashi、Yoshihiro Sugimura：“混凝土裂缝带模型分析中的非局部条件”日本建筑学会年会论文集 A. 977-978 (1992)。