液状化力学体系の確立：有限変形弾塑性構成則と材料不安定基準に立脚した液状化判定法

液化力学体系建立：基于有限变形弹塑性本构定律和材料失稳准则的液化判定方法

• 批准号: 18J21097
• 负责人: 井口 拓哉
• 金额: $ 1.98万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21097/
• 关键词: 材料構成則; 有限変形理論; 繰返し塑性; 下負荷面モデル; Cam-clay; 材料不安定

本研究では，地盤の液状化現象の発生条件・被害程度を一度に定量評価する手法の提案を目的として，主に以下の2つの研究項目を行う．(1)，(2) を組み合わせることで，入力荷重に対していつ液状化が発生するか？液状化被害はどの程度か？を一度に定量評価可能となる．(1) 有限変形においても液状化発生前後の挙動を精緻に表現できる弾塑性構成則の構築(2) 材料不安定・分岐問題という視点による液状化発生を判定する数理的条件の提案本年度は昨年度から継続して研究項目(1)に取り組んだ．具体的には，下負荷面の概念と応力誘導異方性を表現する回転硬化の概念を導入した，有限変形・異方性回転硬化下負荷面Cam-clayモデルの理論構築に取り組んだ．千田ら（2013）における有限変形モデルをベースに，繰返し負荷挙動（サイクリックモビリティ）の表現性能を向上させるために，超弾性構成式や内部変数の発展則の改良を行った．また提案モデルに対する数値計算精度検証において，既往研究で広く用いられているいくつかの弾性構成式の不合理な挙動を確認したため，本年度はその問題解決を行った．具体的には，Houlsby et al. (2005)による微小変形理論の枠組みでの弾性ひずみテンソル2不変量表示の超弾性ポテンシャル関数に基づく圧力依存性の接線係数を有する超弾性構成式をベースに，対数弾性ひずみを用いて有限変形へ合理的に拡張した弾性構成式の構築を行った．加えて内部変数の発展則を改良することにより，繰返し負荷挙動の表現性能が向上した．

在本研究中，我们将主要进行以下两个研究项目，旨在提出一种能够一次性定量评估地面液化现象发生条件和损害程度的方法。结合（1）和（2），输入载荷何时会发生液化？液化损害有多严重？可以立即定量评估。 （1）构建了即使在有限变形下也能精确表达液化发生前后行为的弹塑性本构定律（2）从材料失稳和分岔的角度提出了确定液化发生的数学条件。从那时起，我继续从事研究项目（1）。具体来说，我们致力于有限变形和各向异性旋转硬化欠载表面 Cam-clay 模型的理论构建，该模型引入了欠载表面的概念和旋转硬化的概念来表达应力引起的各向异性。基于Senda等人（2013）的有限变形模型，我们改进了超弹性本构方程和内部变量的演化规律，以提高重复加载行为（循环迁移率）的表示性能。此外，在验证该模型数值计算的准确性时，我们证实了过去研究中广泛使用的一些弹性本构方程的非理性行为，因此我们今年解决了这个问题。具体来说，基于Houlsby等人（2005）小变形理论框架中弹性应变张量2不变表示的超弹性势函数，具有压力相关正切系数的超弹性本构方程，我们构造了一个弹性本构方程。使用对数弹性应变将方程合理地扩展到有限变形。此外，通过改进内部变量的演化规则，提高了重复载荷行为的表示性能。

项目成果

An improved algorithm of loading/unloading judgment for unconventional plasticity model applicable to non-proportional cyclic loadings

适用于非比例循环加载的非常规塑性模型加卸载判断改进算法

• 发表时间: 2019
• 作者: Jiahua Luo;Takuya Iguchi;Yuki Yamakawa
• 通讯作者: Yuki Yamakawa

有限変形弾塑性構成則の応力計算における塑性発展式の時間積分に関する精度検証

有限变形弹塑性本构律应力计算中塑性演化方程时间积分的精度验证

• 发表时间: 2019
• 作者: Jiahua Luo;Takuya Iguchi;Yuki Yamakawa;井口拓哉，町島智大，山川優樹
• 通讯作者: 井口拓哉，町島智大，山川優樹