微視的構造不安定化に伴う巨視的破壊挙動の解析法に関する研究

微观结构失稳宏观断裂行为分析方法研究

基本信息

批准号：
13750436
负责人：
寺田賢二郎
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は,ミクロ領域における弾塑性挙動に着目して,ミクロ構造に起因するBauschinger効果の発現メカニズムを明らかにした.これにより,ミクロ構造をマクロ的な弾塑性応答に取り入れることで巨視的な塑性化を説明できるようになった.本年度は,ミクロ領域において破壊現象を想定して,これが巨視的破壊挙動とどのような関係を持ちうるのかに焦点を当てたモデル化及び手法の開発を行い,ある程度の成果が得られた.すなわち,微視的構造不安定化と巨視的破壊挙動との対応をマルチスケールモデルとして構築し,これを適用した数値解析を行い,モデルの妥当性の検証をおこなった.懸案であったミクロ構造の破壊判定とそのマクロ的な物質点における変形(変位)の不連続性については,ハイブリッド型の有限被覆法を開発することで可能となった.ただし,代表体積として選定した周期的なミクロ構造内において如何なる条件下で破壊が起こり,どの物理量としてマクロ的な破壊と関連付けられるかに関しては,数学的に未解決な問題であるため,均質化法的の考え方を直接的に適用することで近似した.そして,マクロ破壊はミクロ構造崩壊時と定義し,マクロ的な破壊面の方向をミクロ構造解析によって同定した.また,マクロ材料不安定自身は弾塑性問題に対する既存の解析手法において負の硬化(=軟化)係数を与えることで追従可能であるが,変位の不連続性を伴う場合には要素レベルの改良などによる対応を検討した.さらに,既存の解析ソフトウェアで評価可能とされるコンクリートの材料軟化挙動について解析し,従来法による結果および実挙動との比較を行った.しかし,実験データが十分ではなく,定性的な比較にとどまっており,開発した手法の信頼性を実務レベルで確認し,アプローチの有用な実証するには至らなかった.今後は,これらの検証を行うとともに,設定するミクロ構造の種類(弾塑性体,粒状体,多孔質体など)を想定し,いくつかのマクロ不安定挙動をシミュレートできるように,解析コードの汎用化も考えていかねばならない.

去年，我们专注于微区的弹性行为，并阐明了由微观结构引起的Bauschinger效应的机制。这使我们能够通过将微观结构纳入宏塑料反应中来解释宏观塑性。在今年，我们开发了一种建模方法和方法，该方法和方法侧重于与宏观裂缝行为建立关系，目的是假设微区中的断裂现象并取得了一些结果。换句话说，微观性结构不稳定，我们用宏观断裂行为构建了对应关系，作为多尺度模型，并使用数值分析来验证模型的有效性。通过开发一种混合有限涂层方法，使微观结构破坏和变形（位移）的不连续性（位移）的关键问题成为可能。但是，在选择作为代表性体积的周期性微观结构内发生骨折的条件下，哪些物理量与宏观骨折有关，从数学上讲是可能的。由于这是一个未解决的问题，因此我们直接近似于均质法则的概念。我们将宏断裂定义为微结构崩溃的时间，并通过微结构分析鉴定出宏断裂表面的方向。此外，可以通过在现有的分析方法中为弹性问题提供负面硬化（=软化）系数之后，但是当涉及弹性问题的分析方法中，但是当涉及位移不连续性时，我们通过改善元素水平等进行了检查，此外，还考虑了Concrete，这是由现有分析软件所认为的，也考虑了混凝土。我们分析了材料的软化行为，并将其与常规方法的结果和实际行为进行了比较。但是，实验数据还不够，仅进行了定性比较，并且在实际级别上确认了开发方法的可靠性，并且不可能证明有用的方法。将来，我们还必须考虑将要设置的微观结构的类型（弹性物体，颗粒体，多孔物体等）进行概括，并模拟了几种宏观不稳定性行为。