权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Elucidation and evaluation of nonlinear behavior of 3D-printed fiber-reinforced concrete structures

3D 打印纤维增强混凝土结构非线性行为的阐明和评估

基本信息

批准号：
21K18173
负责人：
白井和貴
金额：
$ 16.64万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度には、三次元プリンティング（3DP）装置を構成するロボットアーム設備の導入を実施するとともに、3DPモルタルの試験練りおよびポンプ圧送試験を実施した。また、幾何学的非線形を考慮した有限要素法（FEM）解析により、未硬化の3DPモルタルが変形して倒壊に至る挙動の再現を試みた。FEM解析では、自重による鉛直荷重に加えて、3DP施工中または施工直後に中小地震・風荷重・環境振動などを受ける状況を想定し、水平荷重も作用させた。想定する解析対象は、3DPモルタルの概ね直方体の要素構造体とした。解析モデルの平面寸法は、幅（X方向）50 mm、奥行き（Z方向）200 mmとした。高さ（Y方向）寸法は、100、200、300、400、800 mmの5種類とした。X-Y断面を2次元平面応力要素を用いてモデル化し、要素サイズは5 mm角とした。材料は弾性を仮定した。材料のヤング係数は、3種類の経過時間（0、15、90 min）を想定してそれぞれ設定した。3DP施工時のばらつきの発生を考慮し、初期不整有りと無しの2種類を設定した。載荷は、静的荷重制御とし、まずモデル全体（各要素）に自重相当の荷重を鉛直（Y方向）下向きに載荷し、その後に水平力（X方向）をモデル全体（各要素）に一様分布荷重として載荷した。水平力の大きさは、自重の大きさに対してある比率を乗じた値として設定した。FEM解析の結果、モデルの高さ、経過時間、初期不整の有無が変形および倒壊挙動に大きな影響を及ぼすことが分かった。さらに、繊維補強代替モルタル材料でつくられた構造体の力学性能に関する研究発表（国内学会発表および査読付き英文ジャーナル論文刊行）を行った。

In 2022, the construction of the three-dimensional equipment (3DP) was carried out. The finite element method (FEM) is used to analyze the non-linear geometry of the specimen. The unhardened 3DP is used to reconstruct the specimen. FEM analysis: vertical load, dead weight, 3DP construction, moderate earthquake, wind load, environmental vibration, etc. To determine the structural elements of the cube, the 3DP model is analyzed. The analytical plane size is 50 mm (X direction) and 200 mm (Z direction). Height (Y direction) inch, 100, 200, 300, 400, 800 mm and 5 types. X-Y section 2-dimensional plane force elements are used to reduce the angle of the elements to 5 mm Material quality is stable. The time elapsed for the three types of materials (0, 15, 90 min) is set. 3DP construction of the time to consider the emergence of the two types of initial adjustment is not set Load control, static load control The ratio of horizontal force to weight is set. The results of FEM analysis, the height of the column, the elapsed time, the presence or absence of initial irregularities, and the influence of inverse vibration are discussed. A research report on the mechanical properties of structural materials for the replacement of steel and steel was carried out (published by the Chinese Academy of Sciences)