マイクロメカニックスによる粒状体の変形・破壊モデルの構築に関する研究

利用微观力学建立颗粒物体变形与断裂模型的研究

• 批准号: 09875111
• 负责人: 小田 匡寛
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Saitama University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 1998
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09875111/
• 关键词: 粒状体; 破壊; 数値シミュレーション; マイクロメカニックス; 偶応力

本研究は、微視的構造の観察結果を踏まえて、粒状体の新しい強度論を展開しようとするものであり、特に、粒状体の強度論におけるCouple stress(偶応力)と粒子回転の重要な役割を明らかにしようとしている。主な研究成果を要約すれば以下の通りである。1)せん断帯内部の粒子構造変化の観察には、実際の砂を用いた平面ひずみ試験を行い、ひずみの条件を変化させることなく接着剤を浸透させ、固結させる方法を採用した。固結供試体をX-線、光学顕微鏡の方法で調べ、せん断帯内部の粒子構造とその変化を追跡した。その結果から、拘束圧力、ひずみレベル、初期構造などの条件が、せん断帯内の粒子構造の発達に及ぼす効果を明らかにした。粒状体の破壊のメカニズムは、モール・クーロンの摩擦則で想定されるほど単純ではなく、変形と共に変わる微視的内部構造の中にその本質が隠されていることを明らかにした。柱状の構造(column-like structure)が変形とともに圧縮方向と平行に発達し、粒状体の破壊は柱状構造の座屈と共に起こることを示した。またこの観点から、粒状体の強度、ダイレイタンシー特性を説明した。2)新しい数値シミュレーション法として、粒状体の数値シミュレーション法として使われているDEM)Distinct Element Method)に工夫を加え、粒子間接点で偶力の伝達を許容するモデルを開発した。その結果、従来型のDBMでは、せん断帯内の粒子構造の発達を再現できないでいたが、その欠点を克服した数値実験に成功した。せん断面形成のプロセスや強度論を論ずる上で、接点偶力の果たす役割の重要性を明らかにした。3)接点に偶力を作用させることの結果として、巨視的には偶応力の発生することが確認できた。その結果からマイクロポーラ理論の数値実験による検証を行った。

は this study, the structure of the micro visual の 観 examine results を tread ま え て, granular の new し を い strength theory on し よ う と す る も の で あ り, に, granular の strength theory に お け る picking stress と particles (accidentally 応 force) back to the planning の important cut を な service Ming ら か に し よ う と し て い る. The main な research results を offer すれば the following である through である. 1) せ ん fault 帯 internal の particle structure - the の 観 examine に は, sand the event be の を い た plane ひ ず み test を い, ひ ず み を の conditions - the さ せ る こ と な く then tonic を soak さ せ, consolidation さ せ を る method using し た. Consolidate the を x-line of the test subject, optical 顕 micro-mirror <s:1> method で modulation べ, <s:1> particle structure とそ <s:1> variation を within the せん fragment を trace the た. そ の results か ら, limited pressure, ひ ず み レ ベ ル, the early tectonic な ど が の conditions, せ ん broken 帯 の particles within the structure の 発 da に and ぼ す unseen fruit を Ming ら か に し た. Granular body の broken 壊 の メ カ ニ ズ ム は, モ ー ル · ク ー ロ ン の friction is で scenarios さ れ る ほ ど 単 pure で は な く, - shaped と に - わ る depending on the internal structure of の に そ の nature が government さ れ て い る こ と を Ming ら か に し た. Columnar の structure (the column - like structure) が - shaped と と も に と 圧 shrinkage direction parallel に 発 し, granular body の broken 壊 は columnar structure の seat flexor と with に こ る こ と を shown し た. ま た こ の 観 point か ら, granular の strength, ダ イ レ イ タ ン シ ー characteristic を show し た. 2) new し い the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン Method と し て, granular の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン Method と し て make わ れ て い る DEM) Distinct Element Method) に time を え, particle indirect で points on a pair force の 伝 da を allowable す る モ デ ル を open 発 し た. そ の results, 従 to の DBM で は, せ ん broken 帯 の particles within the structure の 発 da を reappearance で き な い で い た が, そ の points less を overcome し た the numerical be 験 に successful し た. せ ん cross-section form の プ ロ セ ス や strength theory を theory ず る で, contact pair force の fruit た す "cut の importance を Ming ら か に し た. 3) contact を に coupling force さ せ る こ と の results と し て, macroscope に は accidentally 応 force の 発 raw す る こ と が confirm で き た. Youdaoplaceholder0 そ results ら ら ら を ロポ ロポ ロポ ラ theoretical <e:1> number practical による検 certificate を practice った.

项目成果

M.Oda, F.Tatsuoka and T.Yoshida: "Void ratio in shear band of deuse granularcoils-Does the critical void ratio exist in dense assemblies of granulars" Deformation and Progressive Failure in Geomechanics ; Pergamon. 157-162 (1997)

M.Oda、F.Tatsuoka 和 T.Yoshida：“废弃颗粒线圈剪切带中的空隙率 - 颗粒致密组件中是否存在临界空隙率”地质力学中的变形和渐进破坏；

M.Oda, K.Iwashita: "Importance of particle rotation in the Mechanics of Granular materials" Powders and Grains ; Balkema. 207-210 (1997)

M.Oda、K.Iwashita：“颗粒旋转在颗粒材料力学中的重要性”粉末和颗粒；

K.Iwashita, M.Oda: "Rolling resistance at contacts in simulation of shoar band development by DEM" J. of Engineering Mechanics, ASCE. 124(3). (1998)

K.Iwashita、M.Oda：“通过 DEM 模拟肖尔带发展时接触处的滚动阻力”J. of Engineering Mechanics，ASCE。

Oda,M.& Kazama,H.: "Microstructure of shear bands and its relation to the mechanisms of dilatancy and failare of dense granular soils" G'eotechnique. 48・4. 465-481 (1998)

Oda, M. & Kazama, H.：“剪切带的微观结构及其与致密颗粒土的膨胀和破坏机制的关系”Geotechnique 465-481（1998）。

M.Oda, H.Kazama: "Micro-structure of shour band and its relation to the mechanisms of dicatancy and fallure of deuse granular soils" Geotechnique. (in print). (1998)

M.Oda，H.Kazama：“舒尔带的微观结构及其与废弃粒状土壤的断裂和脱落机制的关系”岩土工程。