地盤構造物の安定性評価に対する変形局所化理論の適用について

基礎の支持力や斜面の安定問題等、変形が局所的に集中して構造物全体の崩壊に至る過程の解析は未解決かつ重要な問題である。本研究では、有限要素法による弾塑性解析に変形局所化理論を適用することにより、局所破壊から全体崩壊へ至る過程を解析することを目的とする。変形局所化理論は主に金属の座屈や圧延時のくびれ問題を中心に研究が進められており、変形局所化条件式の物理的意味等、未だ不明確な点が残されている。また、変形局所化条件の数値解析を行う際には高い精度が要求され、解析には注意が必要である。本年度は主に以下の項目について研究を実施した。1)有限要素法による弾塑性解析および変形局所化解析の精度を高める為、要素分割に対する最適化手法の検討を行い、要素分割により生じる離散化誤差を最小に抑えるとともに、よりなめらかな要素分割が行える最適化のプログラミングを行った。2)局所化条件式より得られる局所破壊面の法線ベクトルは理論的には四つ存在するのであるが、実際に解析を行うことにより、それは二つの方向しか得られないことが判った。3)支持力および斜面安定問題に変形局所化条件を適用することにより、局所破壊から全体破壊への過程を解析的に表現し、その検討を行った。その結果、局所化条件式より得られる局所破壊面が順次発生し、最終的に全体破壊面を形成する過程を追うことができた。本年度の研究においては、局所破壊が生じた後の岩質材料の強度変化は考慮されておらず、実験的に破壊後の材料特性を求める方法および解析への導入方法について検討を行っている。また、変形局所化条件式により、ひずみが局所的に集中しせん断帯が形成される条件が得られるが、この条件と実際の破壊現象との関係および破壊面の方向等の物理的な意味の検討を行っている。

基礎の支持力や斜面の安定問題等、変形が局所的に集中して構造物全体の崩壊に至る過程の解析は未解決かつ重要な問題である。本研究では、有限要素法による弾塑性解析に変形局所化理論を適用することにより、局所破壊から全体崩壊へ至る過程を解析することを目的とする。変形局所化理論は主に金属の座屈や圧延時のくびれ問題を中心に研究が進められており、変形局所化条件式の物理的意味等、未だ不明確な点が残されている。また、変形局所化条件の数値解析を行う際には高い精度が要求され、解析には注意が必要である。本年度は主に以下の項目について研究を実施した。1)有限要素法による弾塑性解析および変形局所化解析の精度を高める為、要素分割に対する最適化手法の検討を行い、要素分割により生じる離散化誤差を最小に抑えるとともに、よりなめらかな要素分割が行える最適化のプログラミングを行った。2)局所化条件式より得られる局所破壊面の法線ベクトルは理論的には四つ存在するのであるが、実際に解析を行うことにより、それは二つの方向しか得られないことが判った。3)支持力および斜面安定問題に変形局所化条件を適用することにより、局所破壊から全体破壊への過程を解析的に表現し、その検討を行った。その結果、局所化条件式より得られる局所破壊面が順次発生し、最終的に全体破壊面を形成する過程を追うことができた。本年度の研究においては、局所破壊が生じた後の岩質材料の強度変化は考慮されておらず、実験的に破壊後の材料特性を求める方法および解析への導入方法について検討を行っている。また、変形局所化条件式により、ひずみが局所的に集中しせん断帯が形成される条件が得られるが、この条件と実際の破壊現象との関係および破壊面の方向等の物理的な意味の検討を行っている。