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。

这项研究主要旨在建立一种评估载荷振幅对方形钢管柱的弹性特性恶化特性和重复变形性能的恶化特性的影响的方法。先前的研究已经在平面内方向研究了行为，但是如果在柱上产生水平的双向外力的情况下，加载振幅对降解行为和重复变形性能的影响，例如地震载荷下，尚不清楚。因此，在2022年研究的第一年，我们进行了有限元分析，重点是载荷对方形钢管柱的平面外行为的影响，并进行了一项研究，导致了从2023年开始进行的组件实验。在有限元分析中，在恒定压缩轴向力中水平应用强制变形作为悬臂柱的边界条件。分析参数是水平外力的方向（当倾斜22.5°或从平面方向或面内方向倾斜时），加载振幅，宽度厚度比和轴向力比。发现获得的主要发现是：（1）水平外力的影响从平面内方向上接近45°方向，无论负载振幅如何振幅或水平外力的影响。为了在2023年之后进行实验，我们根据有限元分析的结果设置了实验参数，制定的测量计划并设计了标本。此外，我们维护了测量设备和液压插孔控制设备，以便可以用较小的振幅有效地进行多个加载实验。