地盤工学における塑性設計法の再構築に関する研究

岩土工程塑性设计方法重构研究

• 批准号: 15760360
• 负责人: 小林 俊一
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760360/
• 关键词: 直接法; 主双対内点法; 極限解析; シェイクダウン解析; 残留変位; 塑性設計; 繰返し荷重; 地盤工学; 塑性設計法; 剛塑性有限要素法; 非線形最適化

本研究では、地盤工学分野の剛塑性設計法を対象に、そのあり方を力学的・数学的な観点から整理した。現状では、支持力、斜面安定、土圧問題は慣用解析法を用いて塑性安定性を評価し、安全率を満たす構造物を設計するのが基本である。しかし、慣用解析法では、大胆な割り切りや単純化によって解析が容易になった代償として、解の力学的な意味づけ、解の最適性や唯一性については曖昧なままである。本研究で目指した塑性設計法の再構築は、剛塑性解析法の特徴を活かした上で、力学的数理的に整合性のある解析法によって塑性安定性を評価する体系を明示することにあった。そのためには、材料挙動の大胆な剛塑性モデル化のもと、初期応力状態が不要、かつより少ない物性パラメータで塑性崩壊時の荷重係数を評価する解析法の構築が不可欠である。そこで、主双対内点法アルゴリズムに基づく高速かつ安定な解法として混合型剛塑性有限要素法を開発した。剛塑性解析法は、増分型の弾塑性解析法に対して、直接法と呼ばれる。これは、塑性崩壊状態の物理量を直接評価するためである。繰返し荷重を受ける線形弾性完全塑性体では、剛塑性解析法と同様の数理構造をもつシェイクダウン解析法が知られている。本研究では、混合型のシェイクダウン解析法についても、定式化と解析コードを開発し、その特性を調査した。さらに、繰返し荷重時に残留する永久変形量を評価するBounding techniqueについてもその数理構造を調査した。これら直接法による解析体系によっても、理論的には終局限界、シェイクダウン限界、残留変形量の推定を直接法だけで解析することが可能である。今後は、本研究で構築した理論的な枠組のもと、具体的な問題を解くためのツール作りとノウハウの結集が重要である。

This study is divided into two parts: rigid plastic design method and mechanical design method. The present situation, support force, slope stability and soil pressure problems are basically evaluated by conventional analytical methods. The conventional analytical method is easy to solve, the compensation is easy, the mechanical meaning of the solution is optimal, and the uniqueness of the solution is ambiguous. This study aims to reconstruct the plastic design method and to clarify the characteristics of rigid-plastic analysis method and the mathematical integration of mechanical analysis method and plastic stability evaluation system. The construction of analytical method is indispensable for the evaluation of load coefficient during plastic collapse. The mixed rigid-plastic finite element method was developed. The rigid-plastic analysis method is opposite to the plastic analysis method of increasing type, and the direct method is opposite to the plastic analysis method. The physical quantity of plastic collapse state is directly evaluated. The analysis method of rigid-plastic analysis and mathematical structure of linear perfect plastic body under cyclic load can be used to analyze the deformation of plastic body. In this study, we investigate the characteristics of the hybrid analysis method, the formalized analysis method and the hybrid analysis method. Investigation of the mathematical structure of the boundary technique for evaluating the permanent deformation of the residual load The direct method is used to analyze the system, the theory is used to determine the final limit, the residual quantity is used to estimate the analysis, and the possibility is used to calculate the residual quantity. In the future, this study will construct a theoretical framework, and specific problems will be solved.

项目成果

Mechanics an Mathematics of Rigid-plastic Analysis -- From the point of Design Methods --

刚塑性分析的力学与数学——从设计方法的角度——

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc. of-16th ICSMGE
• 作者: 小林俊一;西川雅規;小林俊一;S.Kobayashi;S.Kobayashi
• 通讯作者: S.Kobayashi

Hybrid type rigid plastic finite element analysis for bearing capacity characteristics of surface uniform loading

表面均匀加载承载力特性的混合型硬塑有限元分析

• 发表时间: 2005
• 期刊: Soils and Foundations 45(2)
• 作者: 小林俊一;西川雅規;小林俊一;S.Kobayashi
• 通讯作者: S.Kobayashi

Theoretical aspects of direct methods - for the application to geotechnical design --

直接方法的理论方面 - 用于岩土工程设计的应用 -

• 发表时间: 2005
• 期刊: Proc.INS-Fortaleza (in printing)
• 作者: 小林俊一;西川雅規;小林俊一;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi
• 通讯作者: S.Kobayashi

混合型シェイクダウン解析法のアルゴリズムに関する研究

混合安定分析方法算法研究

• 发表时间: 2004
• 期刊: 応用力学論文集、土木学会 7
• 作者: 小林俊一;西川雅規;小林俊一;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;小林俊一;小林俊一
• 通讯作者: 小林俊一

混合型剛塑性有限要素法による摩擦生材料の支持力解析

摩擦材料支撑力的刚塑性混合有限元分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: 応用力学論文集、土木学会 7
• 作者: 小林俊一;西川雅規;小林俊一;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;S.Kobayashi;小林俊一
• 通讯作者: 小林俊一