三次元粒状体の微視的構造と巨視的挙動の精密計測および解析手法の開発

三维颗粒微观结构和宏观行为的精密测量和分析方法的开发

• 批准号: 11875101
• 负责人: 小長井 一男
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11875101/
• 关键词: 粒状体; 三次元; 可視化; 平面ひずみ圧縮試験; レーザー援用トモグラフィー

砂礫などの粒状体を材料として扱う工学分野では、その材料の巨視的な性質に関する実験結果に基づく理論や経験則を背景に変形解析が行われている。しかしながら粒状体の巨視的性質は、個々の構成単位である個別の粒子が持つ基本性質(一次情報)に加えて、これらが積みあがって構成される粒子骨格(fabric)に大きく依存し、これを的確に把握しなければ現行の解析法が直面している諸問題(ひずみの局所化、力学的ラチェット現象など)の解決は難しい。本研究では研究代表者らが開発した三次元粒状体内部の可視化手法(レーザー援用トモグラフィー:LAT)を粒状体の標準的試験の一つである平面ひずみ試験装置などに応用し、供試体内部の三次元的な粒子運動や形態という従来手法では得ることのできない情報を、粒子集合体としての巨視的性質の精密計測と関連付ける手段を提供する。本年度は昨年度に構築したLAT/平面ひずみ試験システムを用いて、引き続き供試体の光学的切断面を多数撮影し、三次元粒状体内部のあらゆる粒子の3次元画像画像から、これがせん断変形する場合の粒子パラメータを統計的に処理して、全体変形に与える粒子ミクロ構造の影響を検討した。さらにこうした構成関係を新たに開発した大変形解析プログラム(Lagrangian Particle Finite Difference Method:LPFDM)に反映させ粒状体構造の大変形解析を進めた。

Gravel granular materials are subject to engineering separation, and the macroscopic properties of granular materials are related to the results of basic theory and background shape analysis. It is difficult to solve the problems of particle structure transformation and mechanical structure transformation by using the current analytical method. This study aims to provide a means of accurately measuring and correlating the properties of particle aggregates and macroscopic visualization of the interior of three-dimensional granular materials by studying the visualization techniques of the interior of three-dimensional granular materials (LAT) and standard experiments of granular materials. This year, compared with last year, the LAT/plane test system was constructed to analyze the influence of the optical cut surface of the test sample, the particle size distribution in the case of the three-dimensional particle size distribution, the overall shape, and the particle size structure. Lagrangian Particle Fine Difference Method (LPFDM) is a new method to analyze granular structure.

项目成果

松島亘志,石井高幸,小長井一男: "LATによる3次元粒状体内粒子配列情報の画像解析"土木学会第54回年次学術講演会講演概要集. Vol.III(A). 74-75 (1999)

Wataru Matsushima、Takayuki Ishii、Kazuo Konagai：“使用 LAT 对三维颗粒体中的颗粒排列信息进行图像分析”日本土木工程师学会第 54 届学术年会摘要第 74-75 卷。 (1999))

Matsushima,T., Chambon,R. and Caillerie,D.: "Second Gradient Models as a Particular Case of Microstructured Models"A Large Strain Finite Element Analysis, C.R.Acad. Sci. Paris. T.328,Serie II b. 1-8 (2000)

松岛，T.，尚邦，R.

Konagai,K., Luo,X., Nishimura,A. and Mikami,A.: "Plastic Deformation of Soil built up in the January 17, 1995 South-Hyogo Earthquake"Proc. Railway Mechanics. 3. 65-70 (1999)

小长井K.、罗X.、西村A.

Ishii,T.,Matsushima,T.and Konagai,K.: "LAT/PSC Test for Microscopic Observation of Three-Dimensional Granular Fabric"Bulletin of Earthquake Resistant Structure Research Center,IIS,Univbersitv of Tokyo. 33. 3-10 (2000)

石井T.、松岛T.和小长井K.：“三维粒状织物显微观察的LAT/PSC试验”东京大学IIS抗震结构研究中心通报。

石井高幸,松島亘志,小長井一男: "LAT手法を適用した平面ひずみ圧縮試験における粒子運動の微視的観察"第35回地盤工学研究発表会(受理済み). (2000)

Takayuki Ishii、Wataru Matsushima、Kazuo Konagai：“应用 LAT 方法的平面应变压缩试验中粒子运动的微观观察”第 35 届岩土工程研究会议（2000 年）。