Ultra-Low Cycle Fatigue Behavior of Steel Connections

钢连接的超低周疲劳行为

基本信息

批准号：
22KF0014
负责人：
岡崎太一郎
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0014/
关键词：
鋼構造建築物接合部破壊力学数値解析

项目摘要

本研究の目的は、大地震によって鋼構造建築物の接合部が被害を受ける過程の数値シミュレーション技術を、高度化することである。材料試験片、溶接接合部、高力ボルト摩擦接合部、耐震要素などの力学的条件が異なる試験体について、繰返し載荷実験のデータを収集する。本研究では、このうちの材料試験を実施し、極低サイクル載荷をうけた鋼材が、塑性変形を経て亀裂を生じ、亀裂の進展で劣化し、やがて急激な破断に至る過程を詳細に観察する。この実験データを用いて、地震の作用で繰返し載荷を受けた接合部が、損傷し破壊するまでの挙動を再現できる、精緻な有限要素法解析を開発する。これまでに、応力三軸度と、法線応力・せん断応力の組合せに依存するロード角が異なる形状の試験体を数種類設計した。実験は、2023年度に実施する。実験データが揃ったところで、この実験結果と照合するように、塑性変形と破壊に関連する、材料則とそのパラメータを較正する。ここで検討する材料則は、降伏条件に、移動硬化と等方硬化とロード角依存性を組み込み、破壊則に、引張塑性ひずみによる損傷の蓄積と、圧縮塑性ひずみによる損傷の回復を組み込んだ、研究者ら独自のものである。研究の展望としては、較正した材料則を、材料力学と破壊力学を組み合わせた数値解析法に組み込んで、研究代表者が実施してきた大型耐震構造実験のデータを利用して、数値解析法の信頼性と正確性を検証する。例えば、柱梁接合部や鋼材ブレースの繰返し載荷実験で観察された破断、重層ラーメン構造の振動台実験で観察された破断を、どの程度の制度で予測できるかを検証し、残された研究課題を抽出する。

本研究的目的是完善大地震作用下钢结构节点破坏过程的数值模拟技术。收集不同力学条件试件（例如材料试件、焊接接头、高强度螺栓摩擦接头和抗震元件）的循环加载实验数据。在这项研究中，我们将进行材料测试，详细观察钢材在承受极低循环载荷时发生塑性变形、裂纹、随着裂纹扩展而劣化，最终导致突然断裂的过程。利用这些实验数据，我们将开发一种复杂的有限元方法分析，可以重现因地震而受到重复载荷的接头的行为，直至损坏和失效点。到目前为止，我们已经设计了几种不同形状的试验样本，其中载荷角取决于应力三轴度以及法向应力和剪应力的组合。该实验将于2023年进行。一旦获得实验数据，我们就会校准与塑性变形和断裂相关的材料定律及其参数，以匹配实验结果。这里考虑的材料定律将运动硬化、各向同性硬化和载荷角依赖性纳入屈服条件，并将拉伸塑性应变引起的损伤累积和压缩塑性应变引起的损伤恢复纳入断裂规则，这对于研究人员来说是独一无二的。研究前景是将标定后的材料定律纳入材料力学与断裂力学相结合的数值分析方法，并利用课题负责人进行的大型抗震结构实验数据，提高数值分析方法的可靠性. 验证准确性和准确度。例如，我们将研究如何准确地预测柱梁节点和钢支撑重复加载实验中观察到的断裂，以及多层刚架结构振动台实验中观察到的断裂，并确定剩余的研究主题。提炼。