偏心が立体骨組構造物の臨界挙動に及ぼす影響の解明

(1)立体骨組構造物は終局時には,構面外変形やねじれ変形といった3次元的変形が連成した複雑な挙動を示す。このような複雑な挙動を扱う有力な手段として有限要素法がある。3次元空間内の大たわみ挙動が扱え,せん断及びねじれに伴うそり変形を,断面の一部の塑性化による性能変化の影響も含めて精度よく取り扱える高精度3次元非線形解析法が,有限要素法に基づいてすでに単一部材に対して開発済みである。このプログラムに対して,3次元の部材回転変換則及び伝達行列法を導入することによって,立体骨組構造物に適用できるように改修を行った。(2)(1)のプログラムを基礎として,以下の項目について新たに理論展開を行い、それに基づく構面内挙動限界解析プログラムを作成した。a)状態変数を定常状態変化率量に変更。b)構成則を定常状態変化率量に関するものに変更し,剛性方程式を導出。c)剛性方程式を定常状態変化率量の構面内成分に関するものと,構面外成分に関するものに分離。(3)最も単純な立体骨組として,3次元空間内の片持梁-柱モデルを対象とし,構面内方向に繰返し両振り横変位が作用する場合を考え、まず、偏心がない場合について構面内挙動限界解析を実行し,限界振幅を予測した。次に横面外方向に軸力偏心を有する場合について偏心量をパラメターとした限界解析を実行することによって,その臨界点を理論的に予測した。その結果、偏心量の増加に対する限界振幅の減少率は敏感であり、急激に減少していくことがわかった。(4)(1)のプログラムを用いて,予測結果に対応する履歴挙動解析を実行することにより,理論予測解の妥当性を確認した。以上により、偏心が立体骨組構造物の臨界挙動に及ぼす影響を定量的に把握した。

(1)立体骨組構造物は終局時には,構面外変形やねじれ変形といった3次元的変形が連成した複雑な挙動を示す。このような複雑な挙動を扱う有力な手段として有限要素法がある。3次元空間内の大たわみ挙動が扱え,せん断及びねじれに伴うそり変形を,断面の一部の塑性化による性能変化の影響も含めて精度よく取り扱える高精度3次元非線形解析法が,有限要素法に基づいてすでに単一部材に対して開発済みである。このプログラムに対して,3次元の部材回転変換則及び伝達行列法を導入することによって,立体骨組構造物に適用できるように改修を行った。(2)(1)のプログラムを基礎として,以下の項目について新たに理論展開を行い、それに基づく構面内挙動限界解析プログラムを作成した。a)状態変数を定常状態変化率量に変更。b)構成則を定常状態変化率量に関するものに変更し,剛性方程式を導出。c)剛性方程式を定常状態変化率量の構面内成分に関するものと,構面外成分に関するものに分離。(3)最も単純な立体骨組として,3次元空間内の片持梁-柱モデルを対象とし,構面内方向に繰返し両振り横変位が作用する場合を考え、まず、偏心がない場合について構面内挙動限界解析を実行し,限界振幅を予測した。次に横面外方向に軸力偏心を有する場合について偏心量をパラメターとした限界解析を実行することによって,その臨界点を理論的に予測した。その結果、偏心量の増加に対する限界振幅の減少率は敏感であり、急激に減少していくことがわかった。(4)(1)のプログラムを用いて,予測結果に対応する履歴挙動解析を実行することにより,理論予測解の妥当性を確認した。以上により、偏心が立体骨組構造物の臨界挙動に及ぼす影響を定量的に把握した。