破壊現象に適した数値解析手法を用いたコンクリート構造物崩壊過程の解析

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本研究では、健全な状態から終局限界状態を経て崩壊に至る過程でのコンクリート構造物の挙動をばらつきも含めて予測することを目的に,破壊現象解析の新手法,FEM-βのコンクリート構造物の崩壊過程への適用を図った.FEM-βとは,亀裂の進展に応じて要素を作り直すリメッシユ・予め亀裂面を設定するジョイント要素など,計算負荷が大きい(リメッシュ),一般性がない(ジョイント要素)といった問題を持つ技巧を用いることなく,個々の亀裂の進展方向を簡便かつ高精度に予測する解析手法である.本年度は,前年度に行ったFEM-βの基本理論の整備,弾塑性問題への拡張のための定式化に基づいた数値解析コード開発を行った.構造物の崩壊過程を取り扱う際には,材料特性の空間的ばらつきや部材形状の微小な乱れに伴って生じる破壊挙動のばらつきを考慮しなくてはならない.この確率的取り扱いのために,今年度は昨年度に着手したモンテカルロシミュレーションの適用をさらに進めた.通常,弾性変形・塑性化・破断の一連の過程を追跡する場合,その計算コストは膨大なものとなり,多数の試行を要するモンテカルロシミュレーションは現実的ではないが,FEM-βによる破壊の簡便な扱いによりモンテカルロシミュレーションによる確率挙動の解析が可能となり,コンクリート構造物崩壊過程の解析の道筋をつけることができた.さらに,数値解析結果の妥当性を検証するための手法として,ネットワークセンシングによるコンクリート構造物の動特性の稠密計測実現のための要素研究に着手した.本年度の研究成果の一部は国内誌では「応用力学論文集」に,国際誌では「Journal of the Mechanics and Physics of Solids」および「Lecture Notes in Computer Science」に掲載された.