バイファケーションモードにおよぼす土のマイクロストラクチャーの影響

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本研究は、土のもつ微視構造の影響を考慮した連続体の力学を開発することを最終的な目的としている。つまり、土を連続体近似する過程において、粒状体であるという特徴を導入することである。このうち、本年度は、材料の極性を考慮しうる連続体理論、すなわちマイクロポーラ理論(コッセラ連続体理論)を実際の問題へ適用し、その適用性について検討を行っている。まず、コッセラ連続体理論とは、通常の連続体理論の枠組みの上に微細要素の回転の効果を導入しているため、通常の釣り合い方定式に偶応力と回転の効果が付加される。このため、方程式が非常に複雑なものとなる。そこで、本研究では、この複雑性を除去するため、一般的な3次元での記述は行わず、回転の方向が一方向に限定できる2次元(平面ひずみ状態)について定式化を行った。また、材料の構成則は、最も基本的な構成関係であるvon Misesの基準に基づく弾塑性構成関係を用いた。以上の定式化を行った後、有限要素法への適用を行った。本年度の研究では、特に、有限要素とコッセラ連続体を適用した数値解析結果について検討を行った。まず、コッセラ連続体理論に特有のパラメータであるスケールパラメータと有限要素の大きさについて,固有値と固有モードを中心に検討を行った。その結果,有限要素の大きさよりもスケールパラメータが大きい場合のみ,コッセラ連続体理論の特徴があらわれることが明らかにされた。したがって,局所的にひずみが集中して生じる場合、その幅を基準とした有限要素メッシュ分割の必要性が明らかにされた。