疲労荷重下構造物の力学的劣化に関する実験と解析手法の構築

疲劳载荷下结构机械劣化实验和分析方法的发展

基本信息

批准号：
13750453
负责人：
松本高志
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
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

本研究の目的は,疲労荷重下構造物の力学的劣化(疲労と剥離)に関する解析手法を構築することである.まず,.疲労荷重下におけるひび割れ伝達応力の劣化挙動を実験計測した.伝達応力の劣化は疲労ひび割れ進展の支配的機構であり,実験計測の後モデル化し有限要素法に組み込むことを念頭においた.実験計測の結果,ひび割れ伝達応力は疲労繰り返し荷重下において減少していくことが確認された.次に,二材料間界面の混合荷重下における破壊靭性値,特に疲労荷重後の破壊靭性値について実験計測を行った.疲労荷重下の構造物において界面破壊が観測されることが多く,この実験によって支配的機構を解明することを目指した.剥離についてもモデル化を行い有限要素法に組み込む一つの方法を提示した.ひび割れ伝達応力の減少と疲労載荷後の界面破壊靭性値の低減の確認により,疲労荷重下のひび割れ進展が説明できることが解析的にも示され,構造物の高精度寿命予測について欠くことのできない機構であることが新たな知見として得られた.最終的にはコンクリート構造物,特に道路橋鉄筋コンクリート床版,における疲労ひび割れ進展による床版崩壊を再現するべく,三次元での床版疲労解析手法を開発した.定点繰り返し荷重による疲労破壊の解析的再現が確認された.こうした疲労損傷を受けた床版に断面増厚補強工法を施した際の延命効果を疲労と剥離の影響を考慮した上で算定し得る解析手法の提案を行った.

这项研究的目的是构建一种在疲劳负荷下结构的机械恶化（疲劳和剥离）的分析方法。首先，我们测量了在疲劳载荷下裂纹透射应力的降解行为。我们测量了透射应力的降解作为疲劳破裂进展的主要机制，并考虑了实验测量后的建模，并将其纳入有限元方法。实验测量结果证实，在反复的疲劳负荷下，裂纹透射应力减少。接下来，我们在两种材料之间的界面上的混合载荷下测量了断裂韧性值，尤其是疲劳载荷后的断裂韧性值。在疲劳负荷下的结构中通常观察到界面骨折，我们旨在通过该实验阐明主导机制。我们还对剥离进行了建模。我们提出了一种将纳入有限元方法纳入的方法。我们还分析表明，在疲劳负荷下的裂纹进展可以通过检查裂纹透射应力的减少和疲劳负荷后的界面断裂韧性的降低，并且已经获得了新的发现，它是一种不可或缺的机制，可用于高精度的结构生命。最后，我们开发了一种三维地板板疲劳分析方法，以重现由混凝土结构中的疲劳裂纹引起的地板破裂的崩溃，尤其是路桥钢筋钢筋混凝土板。确认了由于定点重复负载而导致的疲劳失败的分析繁殖。我们提出了一种分析方法，该方法可以考虑到疲劳和剥离的影响，可以在这些疲劳受损的地板上应用横截面厚度增强方法时计算寿命的效果。