竜巻および竜巻飛来物に起因した都市部の重要構造物に対する被害評価法に関する研究

龙卷风及龙卷飞行物对城市地区重要建筑物损害评估方法研究

• 批准号: 15F15749
• 负责人: 八木 知己
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-10-09 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15F15749/
• 关键词: 竜巻; 飛来物; 耐衝撃性能; GFRP板; 合わせガラス; 衝撃試験; 有限要素法; 風災害; 飛散物; ガラス繊維強化プラスチック; 衝撃荷重; 過渡応答; 波動伝播; 耐風設計; 飛散物の衝突; ガラス

本研究では，竜巻による飛来物が構造物に衝突した際の損傷評価を目的として，ガラス繊維強化プラスチック（GFRP）の板，ならびに合わせガラスに物体が高速で衝突した際の力学的挙動について，実験的かつ解析的に考察を行った．本研究では，京都大学防災研究所の衝撃試験装置を利用し，GFRP板および合わせガラスに，鋼球を衝突させて応答挙動を計測する実験を行った．エアキャノンにより圧縮空気を利用して，３種類の鋼球（255g，535g，1115g）を19m/s～91m/sで打ち出し，試験板に衝突させ，板表面のひずみを計測した．このように衝撃時の板表面の瞬間的なひずみを計測した事例は数少なく，極めて貴重なデータである．例えば，GFRP板のひずみ履歴から，衝突直後は表面も裏面も伸びていることがわかった．これは鋼球が板に対して凹状に食い込んでいることを意味している．その後，曲げ振動に移行していることが明らかとなった．本結果は，GFRP板の衝撃応答を実験的に明らかにしており極めて重要な知見である．また，鋼球のサイズと速度を変化させて，GFRP板の損傷範囲やひずみの大きさを調査したところ，板の損傷度合は衝突時のエネルギーだけでは説明できず，物体の質量およびサイズにも影響していることが明らかとなり，耐衝撃性能に関する新しい知見が得られた．また，合わせガラスにおいても同様の実験を行っており，放射状の割れから円周状の割れに進行していく様子が，従来の高速度カメラの映像からだけではなく，ひずみからも捉えられており，破壊メカニズムをより詳細に説明することが可能となった．さらに，GFRP板，合わせガラスの両方について，３次元の有限要素法を用いて，この衝撃試験を解析的に再現することも試みている．その結果，試験結果がある程度再現できることが明らかとなっており，今後は耐衝撃性能を数値解析的に示すことが可能となると思われる．

This study aims to investigate the dynamics of collision between structures and flying objects at high speed, and to analyze the damage caused by collision between structures and flying objects. In this study, the impact test equipment of Kyoto University Disaster Prevention Research Institute was used to measure the impact of steel pipes. 3 kinds of steel bladders (255g, 535g, 1115g) were tested at 19m/s~91m/s. There are a few cases of instantaneous measurement of the surface of the plate during impact, but there are very few cases of measurement. For example, the GFRP plate is inside the heart, and the conflict is straight after the surface. This is the first time I've ever seen a woman who's had sex with someone else. After that, the vibration of the song moves to the middle of the song. The results show that the impact of GFRP plate is very important. In addition, when the velocity of the steel tube is changed, the damage range of the GFRP plate is investigated, and the damage degree of the plate is combined with the collision time. The new knowledge about the impact resistance is obtained. In addition to the above, it is also possible to carry out a radial cut, a circumferential cut, a high speed cut, and a reflection of the high speed cut. In this paper, GFRP plate, the combination of the two methods, the three-dimensional finite element method is used, the impact of the analysis of the reconstruction of the test. The result of the test is that the degree of reproduction of the test results is obvious.

项目成果

Numerical simulation of wave-controlled impact on composite laminates

复合材料层合板波控冲击的数值模拟

• 发表时间: 2017
• 作者: Amr A. Nassr;Tomomi Yagi;Takashi Maruyama;Gen Hayashi
• 通讯作者: Gen Hayashi

Damage and wave propagation characteristics in thin GFRP panels subjected to impact by steel balls at relatively low-velocities

• DOI: 10.1016/j.ijimpeng.2017.08.007
• 发表时间: 2018
• 期刊: International Journal of Impact Engineering
• 影响因子: 5.1
• 作者: A. Nassr;A. Nassr;Tomomi Yagi;T. Maruyama;G. Hayashi

Transient dynamic analysis of laminated glass panels under impact loading

冲击载荷下夹层玻璃板的瞬态动力学分析

• 发表时间: 2017
• 作者: Amr A. Nassr;Tomomi Yagi;Takashi Maruyama;Gen Hayashi
• 通讯作者: Gen Hayashi