載荷振幅が角形鋼管柱の劣化挙動に及ぼす影響の解明と履歴モデルの構築

阐明加载幅值对方钢管柱劣化行为的影响并构建滞后模型

• 批准号: 22K04392
• 负责人: 石田 孝徳
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04392/
• 关键词: 角形鋼管柱; 載荷振幅; 水平外力の作用方向; 局部座屈; 有限要素解析; 劣化挙動

本研究は、載荷振幅が角形鋼管柱の復元力特性の劣化性状に及ぼす影響や繰り返し変形性能の評価法を構築することを主な目的としている。既往研究では、構面内方向の挙動に関する検討は行われているが、地震荷重下のように柱に水平2方向外力が生じる場合において、載荷振幅が劣化挙動や繰り返し変形性能に及ぼす影響は明らかとなっていない。そこで研究初年度である2022年度では、載荷振幅が角形鋼管柱の構面外方向の挙動に及ぼす影響に着目して有限要素解析を行い、2023年度以降に実施する部材実験につながる検討を行った。有限要素解析では、片持ち柱の境界条件として、一定圧縮軸力下で水平方向に強制変形を与えた。解析パラメータは、水平外力の作用方向（構面内方向、構面内方向から22.5°または45°傾けた場合）、載荷振幅、幅厚比、軸力比とした。得られた主な知見として、(1)載荷振幅によらず水平外力の作用方向が構面内方向から45°方向に近づくにつれて、局部座屈の発生に伴う耐力劣化が緩やかとなること、(2)載荷振幅や水平外力の作用方向によらず、耐力劣化の度合いと局部座屈が生じた領域における鋼管板要素の中央での軸縮みとの関係は同様になることがわかった。2023年度以降に実施する実験については、有限要素解析の結果を踏まえて、実験パラメータの設定、計測計画の立案をしたほか、試験体の設計を行った。また、小振幅での多数回繰り返し載荷実験が効率的に実施できるように、計測装置や油圧ジャッキの制御装置の整備を行った。

本研究的主要目的是建立一种加载幅值对方钢管柱恢复力特性恶化和重复变形性能影响的评价方法。以前的研究已经检查了面内方向的行为，但很明显，当柱上两个水平方向产生外力时，例如在地震荷载下，加载幅度对恶化行为和重复变形性能没有影响。 。因此，在研究的第一年2022年度，我们进行了有限元分析，重点关注加载幅度对方钢管柱面外方向行为的影响，并进行了杆件实验的研究从 2023 财年开始进行。有限元分析中，采用恒定压轴力作用下的水平方向受迫变形作为悬臂柱的边界条件。分析参数为水平外力作用方向（结构内部，与结构内部倾斜22.5°或45°时）、加载幅值、宽厚比、轴力比。获得的主要发现是：（1）无论加载幅度如何，当水平外力的作用方向与面内方向接近45°时，由于发生局部屈曲而导致的强度恶化变得更加缓慢2； )发现，无论加载幅值或水平外力方向如何，发生局部屈曲的区域钢管板单元中心的强度劣化程度与轴向收缩量之间的关系是相同的。对于2023年以后开展的实验，我们根据有限元分析的结果设定实验参数、制定测量方案、设计试件。此外，还改进了测量设备和液压千斤顶控制设备，可以高效地进行小振幅重复加载实验。