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.

本研究的目的是开发一种疲劳载荷下结构机械劣化（疲劳和分层）的分析方法。首先，我们通过实验测量了疲劳载荷下裂纹传递应力的劣化行为。疲劳裂纹劣化引起的传递应力是疲劳裂纹扩展的主要机制，我们记住，在实验测量之后，我们将对它们进行建模并将其纳入有限元方法中。证实了在重复疲劳载荷作用下传递应力减小。接下来，我们对两种材料界面处混合载荷作用下的断裂韧性值，特别是疲劳载荷后的断裂韧性值进行了实验测量。疲劳界面破坏经常在以下材料中观察到：荷载下的结构，我们的目的是通过这个实验阐明主要机制。我们还模拟了分层。我们提出了一种可以纳入有限元方法的方法。分析表明，疲劳载荷下的裂纹扩展可以通过确认疲劳后裂纹传递应力的减少和界面断裂韧性值的减少来解释新的认识表明，该机制对于结构的高精度寿命预测是必不可少的。开发了一种三维板疲劳分析方法，用于再现由于桥梁钢筋混凝土桥面板疲劳裂纹扩展而导致的板倒塌。我们提出了一种可以计算寿命的分析方法，可以计算由于定点重复荷载而导致的疲劳断裂。考虑疲劳和分层的影响，对受损桥面板应用截面加厚加固方法的延伸效果。