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

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。

这项研究的目的是改善该过程的数值模拟技术，在该过程中，钢结构的关节被主要地震损坏。收集来自重复负载实验的数据，以获取具有不同机械条件的测试样品，例如材料测试样品，焊接接头，高强度螺栓摩擦接头和地震元件。在这项研究中，我们进行了材料测试，并详细观察了经历极低循环载荷的钢导致通过塑性变形，由于裂纹而恶化并最终导致突然破裂的过程。使用这些实验数据，我们开发了详细的有限元分析，该分析可以重现由于地震而反复加载的关节的行为，直到损坏和破坏。到目前为止，根据应力三轴性，正常应力和剪切应力的结合，已经设计了几个测试样品具有不同的载荷角。实验将在2023年进行。一旦实现了实验数据，对塑性变形和断裂相关的材料规则及其参数将被校准以匹配此实验结果。此处讨论的材料规则是研究人员独有的，其中包括移动硬化，各向同性硬化和负载角度的依赖性，而骨折规则结合了由拉伸塑料劳伤造成的损害的积累，以及由压缩塑性菌株造成的损害的恢复。研究的观点是将校准的材料规则纳入结合材料力学和断裂力学的数值分析方法中，并使用主要研究者进行的大型地震结构实验的数据来验证数值分析方法的可靠性和准确性。例如，我们将研究在横梁柱接头和钢制牙套的重复载荷实验中观察到的断裂的程度，并且可以预测多层拉面结构的摇式实验中观察到的断裂，并提取其余的研究主题。