Development of highly accurate delamination analysis method for structures reinforced with composite materials using hierarchical composite elements

点击翻译按钮获取中文摘要

研究代表者は，これまでに異方性積層構造とその剥離解析に有効な改良ZIG-ZAG理論，Region-wise ZIG-ZAG理論を研究開発している。本研究では，これらの理論（数学モデル）に基づいたハイアラーキ複合材料要素（改良ZIG-ZAG理論モデル，Region-wise ZIG-ZAG理論モデル，階層型粘着要素）を開発する。このハイアラーキ複合材料要素により，複合材料で補強された鋼ならびにコンクリート構造に対する高精度な構造解析が可能となる。本研究のハイアラーキ連続体要素（階層型モデル）は，三次元弾性理論に基づいた階層型ソリッド要素において，種々の厚板理論と同じ変位場を規定した要素である。この階層型モデルに改良ZIG-ZAG理論とReigin-wise ZIG-ZAG理論を組み込み，ハイアラーキ複合材料要素（改良ZZ理論モデルとRWZZ理論モデル）を開発する。したがって，ハイアラーキ連続体要素の適用性を拡張するためには，Reigin-wise ZIG-ZAG理論自体の適用性を拡張する必要がある。これにより，本年度においては，Region-wise ZIG-ZAG理論を自由振動解析に適用し，Region-wise ZIG-ZAG理論の適用性の拡張を図った。異方性積層板と等方性平板の自由振動解析にRegion-wise ZIG-ZAG理論を適用し，精度と適用性を調べ，自由振動解析のための仮想ラミナを用いる方法を構築するなど，理論の適用性を拡張した。その結果，Region-wise ZIG-ZAG理論により，自由振動解析において面内振動モードには効果の無いZIG-ZAG 理論の適用性を大幅に拡張できることを明らかにした。