三次元イメージベース有限要素法によるコンクリート材料の圧縮軟化解析

使用基于 3D 图像的有限元方法进行混凝土材料的压缩软化分析

基本信息

批准号：
14750468
负责人：
永井学志
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Gifu University (2004)The University of Tokyo (2002-2003)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,コンクリート材料を粗骨材-モルタル-界面からなる複合材料として考え,その力学挙動を解明するための数値解析的手法を開発しようとしたものである.粗骨材-モルタル-界面の幾何学構造のモデリングが重要であるとの視点から,三次元デジタル画像を用いた有限要素モデリング手法を開発した.この有限要素モデリングの中でも中心となる手法は微視的引張破壊(クラック)の表現法であり,要素内に不連続変位を埋め込むものと非局所型でいくつかの要素により表現するものを提案した.本年度が本研究の総括であり,以下の成果を得た.前者の微視的引張破壊表現法では,コンクリート材料の初期の非線形挙動を詳細に追跡し得ることの計算例を示した.また,後者の表現法では,前者に比べて精度はよくないものの,巨視的引張破壊はもちろん巨視的圧縮破壊の最後(圧縮軟化)まで安定して追跡することができた.後者を用いて,非線形要因として微視的な引張破壊のみを考慮するだけで,一般的な多軸圧縮負荷においても工学的な予測式と定性的に一致することを示した.これらの成果は,論文としての発表の他,コンクリート工学協会「コンクリートの微細構造解析研究委員会」においても発表した.本解析手法は,三次元解析と細かい直交メッシュゆえに非常に多くの演算量を必要とするが,計算機の高性能化に伴い解決すると考えられる.一方,問題点としてより明らかとなったのは,界面についてモデリングはできても与えるべき材料物性値が不足していることである.なお,本解析手法の機能性多結晶セラミックスへの適用についても,本年度,若干の検討を行い,原則として適用可能であることを示した.

这项研究旨在开发一种数值分析方法，以阐明混凝土材料作为由粗骨料 - 摩尔型互化组成的复合材料的机械行为。从建模粗骨料 - 摩尔塔间间隙的几何结构很重要的角度来看，我们使用三维数字图像开发了一种有限的元素建模方法。在此有限元建模中，中心方法是微观拉伸断裂（裂纹）的表达，并提出了非本地位移嵌入元素中的非局部位移和使用多个元素表达其表达其的非局部性类型。今年是这项研究的摘要，并获得了结果。以前的显微镜拉伸断裂表达方法提供了一个计算示例，可以详细跟踪混凝土材料的初始非线性行为。此外，尽管与前者相比，后一种方法的精度较差，但宏观的拉伸骨折不仅是宏观拉伸骨折。后者能够稳定跟踪最终压缩裂缝（压缩软化）。使用后者，我们仅将显微镜拉伸裂缝视为非线性因子，并且表明即使对于一般的多轴压缩载荷，即使对于一般的多轴压缩载荷，它也与工程预测公式一致。除演讲作为论文外，这些结果还在混凝土工程协会的“混凝土微观结构研究委员会”中提出。由于三维分析和细微的正交网格，这种分析方法需要大量计算，但被认为可以通过改善计算机的性能来解决。另一方面，越来越清楚的是，即使可以对界面进行建模，也缺乏材料的物理特性。此外，今年已经进行了一些研究，以表明该分析方法在功能性多晶陶瓷中的应用可以原则上应用。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Modeling of Polycrystalline piezoelectric ceramics by using voxel FEM

使用体素有限元法对多晶压电陶瓷进行建模

DOI：
发表时间：
2005
期刊：
Proceedings of the International Conference on Computational Methods (in press)
影响因子：
0
作者：
G.Nagai;S.Tsukiashi;K.Watanabe
通讯作者：
K.Watanabe

ボクセル有限要素法による多結晶圧電セラミクスのモデリング

使用体素有限元法对多晶压电陶瓷进行建模