部材脆性破断を生じた銅構造骨組の耐震性の解明

构件脆性断裂铜结构框架的抗震阐明

• 批准号: 08248222
• 负责人: 上谷 宏二
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08248222/
• 关键词: 破断; 鋼構造; 地震応答; 柱梁溶接接合部; スカラップ; 数値解析; 脆性破壊; ひずみ速度; 破断; 鋼構造; 地震応答; 柱梁溶接接合部; スカラップ; 数値解析; 脆性破壊; ひずみ速度

本研究の目的は,応答中に接合部および部材の破断を伴う鋼構造骨組の耐震性能を明らかにすることである。研究は大きく実験的研究と数値解析的研究の2つに分けられ,それぞれ以下に示す実績を達成した。実験的研究:実験による研究の目的は柱梁仕口を代表とする鋼構造接合部周辺に発生する脆性破断に及ぼすひずみ速度の影響を解明することである.この目的のために,柱梁仕口溶接部の梁端部から部分的に取り出した小型試験片を用いた動的載荷実験を行い,材料特性,溶接熱影響による材質変化,ひずみ速度,温度,予ひずみが塑性域での脆性破断にどの様な影響を及ぼすのかを調べた.実験条件は,柱断面はH‐250×125×9×6,鋼材は比較的破壊靱性の高いSN400B材を使用し,骨格ひずみにして5〜8%の予ひずみを与えた.溶接ディテ-ルは慣用的なスカラップ形式で止端部の返りの有無をパラメータとした.また,載荷条件は準静的および最大50%/秒のひずみ速度,-5℃の温度を与えた.これらの条件下での実験で全て脆性破断は発生せず延性的な挙動を示した.ただし,スカラップ止端の返りの有無と予ひずみの条件は試験体の延性伸びに最大50%の大きな差をもたらした.脆性破断に至らなかった最大の理由は,実規模の比較的大きな断面の部材に見られる破断部周辺の変形拘束が与えられていないことによると考えられる.これらの結果から,溶接接合部の脆性破断に影響を持つ因子として,最大応力・ひずみを経験する領域の変形拘束,溶接ディテ-ルの形状,予ひずみが大きく,地震時に想定される程度のひずみ速度は決定的な支配因子とはなりにくいと予想されることが明らかとなった.数値解析的研究:数値解析による研究の目的は,応答中に破断を伴う中層鋼構造骨組の地震応答を追跡し,その応答特性を明らかにすることである。本研究では,部材破断を合理的に考慮できる2種類の数値解析プログラムを構築した。プログラムAは,鉛直及び回転方向成分を静的縮約するため破断直後に発生する高周波振動を合理的に取り除くことができる。そのため解析時間が極めて短く、大規模骨組の解析に有効である。一方,プログラムBは,破断直後に発生する高周波振動を精確に追跡することが可能であり、高周波振動が骨組の他の部位に及ぼす影響を観察することができる。これらのプログラムを用いて,梁端部の破断を伴う鋼構造骨組の地震応答を追跡した結果,破断箇所が数層に偏りそれらの層に変形が集中すること,破断時に散逸するエネルギーの入力エネルギーに対する割合が比較的高くなること,破断要素モデルの特性によって骨組全体の挙動が大きく異なること等,破断時特有の諸特性を明らかにした。

这项研究的目的是阐明钢结构框架的地震性能，并在响应过程中打破关节和成员。该研究大致分为两类：实验研究和数值分析研究，每项都达到了下面所示的结果。实验研究：实验研究的目的是阐明应变速率对钢结构关节周围发生的脆性裂缝的影响，这是梁柱接头的代表。为此，我们使用从梁柱接头焊缝的光束端部分取出的小样本进行了动态载荷实验，以及由于焊接热量，应变速率，温度和预固核对塑料区域脆性断裂的影响而导致的材料性能，材料的变化。我们调查了是否使用了毛刺。实验条件是色谱柱截面为H-250×125×9×6，钢材材料由骨折韧性相对较高的SN400B材料制成，并使用骨骼应变来给出5-8％的预算。焊接细节是常规的扇贝，并带有脚趾的参数。加载条件为准静态，应变速率高达50％/秒，温度为-5°C。所有实验均未显示脆性断裂和延性行为。但是，在试样的延展性伸长率中，扇贝脚趾的存在或不存在导致高达50％的差异。无法实现脆性断裂的主要原因是骨折周围没有变形约束，这在实际规模上相对较大的横截面成员可以看出。这些结果表明，经历最大应力和应变的区域的变形约束，焊接细节的形状以及预期在地震中大大较大的应变速率不太可能是决定性因素。数值分析研究：数值分析研究的目的是跟踪响应过程中断裂的中层钢结构框架的地震反应，并阐明其响应特征。在这项研究中，构建了两种类型的数值分析程序，可以合理考虑零件的断裂。程序A从静态减少了垂直和旋转组件，因此可以合理地删除断裂后立即发生的高频振动。因此，分析时间非常短，可以有效地分析大型帧。另一方面，程序B可以准确跟踪破裂后立即发生的高频振动，并且可以观察到高频振动对框架其他部位的影响。使用这些程序，我们跟踪了钢结构框架的地震反应，并揭示了破裂时间所特有的各种特征，例如，破裂点偏向几层，将变形集中在这些层中，这些层中的变形在这些层中，能量的比例在较高的范围内与较高的特征相对较高，并且差异较高，并且差异较高。 模型。