高橋の卒論日誌 - *複合橋

目次

• 複合橋
• 鋼トラスの剛性(ccxの結果から算出)
• B32要素でモデル化
• 上弦材(下弦材)1本あたりの分割数(nz,z軸方向)とスパン中央でのたわみ(y方向)の関係
• B32とC3D8でモデル化(半断面)
• 木部材の要素分割数(z軸方向)とスパン中央でのたわみ(y方向)の関係
• 引張り部(下側の木部材)を無視した場合
• 全断面有効とした場合
• 座屈解析
• 座屈解析のテスト
• 解析モデル
• 境界条件(3)
• 境界条件(4)
• 境界条件(1)
• 境界条件(2)
• 要素数と各条件での座屈荷重
• トラス部分だけのモデル
• 卒論日誌
• C3D8要素
• ２部材トラス
• 片持ち梁の曲げの問題(5/20までの宿題)
• ccxでのたわみ(m)
• 公式から求まるたわみ
• 片持ち梁の曲げの問題(5/27までの宿題)
• ccxでのたわみ
• B32要素
• 片持ち梁(引張り,z方向)
• 片持ち梁(曲げ,y方向)
• 共有させる節点番号(対応表)

複合橋

鋼トラスの剛性(ccxの結果から算出)

• 荷重：10kN
• たわみ：1.7416mm

B32要素でモデル化

• 山形鋼は長方形断面に換算

3D表示↓

上弦材(下弦材)1本あたりの分割数(nz,z軸方向)とスパン中央でのたわみ(y方向)の関係

• kanzan.f
• 上の木部材は鋼材に換算
• 理論値$delta=3.652$mm　(下部の木部材(引張り部)を無視した場合)

B32とC3D8でモデル化(半断面)

mokus.f

↑実行してできたinpファイルはPC鋼棒の位置で節点を共有していないため、生成されたinpファイルの要素情報を書き直す必要あり。対応表

mokuw.f

↑実行してできたinpファイルはPC鋼棒の位置で節点を共有していないため、生成されたinpファイルの要素情報を書き直す必要あり。対応表

木部材の要素分割数(z軸方向)とスパン中央でのたわみ(y方向)の関係

引張り部(下側の木部材)を無視した場合

• 理論値$delta=3.6519$mm
• nz=10、mx=4、my=4

• nz=10, mx=10, my=10, mz=140
• E2<<E1
• 引張り側:E2, 圧縮側:E1
• 5.7%

全断面有効とした場合

• 理論値$delta=1.8332$mm
• nz=10、mx=4、my=4

• nz=10、mx=10、my=10

座屈解析

• CalculiXメモ
• tasu.f系のプログラム
• pratt7.inpで座屈解析
• 載荷節点はトラスと木部材のスパン中央上部の計4点(SaikaT)。

*CLOAD
SaikaT, 2, 0.25
*BUCKLE
10,0.1

と、すると

no convergence for the buckling factor; maybe no buckling occurs

• ccx_1.5でやってみると

セグメンテーション違反です

• zakutsu.fにコピーして、木部材のmxとmyをそれぞれ4にする。
• 載荷節点はトラスと木部材のスパン中央上部の計6点(SaikaT)。

*CLOAD
SaikaT, 2, 0.16666666666
*BUCKLE
10,0.1

とすると、

no convergence for the buckling factor; maybe no buckling occurs

• ccx_1.5でやってみると

セグメンテーション違反です

• 上弦材と下弦材の1本あたりの要素数を4にする。(zakutsu2.f)
• 載荷節点はトラスと木部材のスパン中央上部の計6点(SaikaT)。

*CLOAD
SaikaT, 2, 0.16666666666
*BUCKLE
10,0.1

とすると、

no convergence for the buckling factor; maybe no buckling occurs

座屈解析のテスト

解析モデル

• $b=163$mm (x), $h=6$mm (y), $ell=760$mm (z), ヤング率$E=206$GPa, ポアソン比$0.3$
• zakututest.f
• オイラー座屈の理論値：$P_{cr}=0.0103276$MN

境界条件(3)

• 条件(1)からの変更点：載荷荷重(倍率$b$)を小さくした
• 端部で$v$,$u$,$w$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 他端で$v$,$u$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• すべての中間点で$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 載荷荷重(倍率$b$) $-1\times10^{-3}$MN, 精度 $0.1$
• 要素数1,座屈モード1

• 要素数2,座屈モード1

• 要素数5,座屈モード1

• 要素数10,座屈モード1

• 要素数100,座屈モード1

境界条件(4)

• 条件(3)からの変更点：中間点の回転自由度の拘束を解除
• 端部で$v$,$u$,$w$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 他端で$v$,$u$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 載荷荷重(倍率$b$) $-1\times10^{-3}$MN, 精度 $0.1$
• 要素数1,座屈モード1

• 要素数2,座屈モード1

• 要素数5,座屈モード1

• 要素数10,座屈モード1

• 要素数100,座屈モード1

境界条件(1)

• 端部で$v$,$u$,$w$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 他端で$v$,$u$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• すべての中間点で$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 載荷荷重(倍率$b$) $-1$MN, 精度 $0.1$
• 要素数1,座屈モード1

• 要素数2,座屈モード1

• 要素数4,座屈モード1

• 要素数5,座屈モード1

境界条件(2)

• 条件(1)からの変更点：中間点の回転自由度の拘束を解除
• 端部で$v$,$u$,$w$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 他端で$v$,$u$,$\theta_{y}$,$\theta_{z}$を拘束
• 載荷荷重(倍率$b$) $-1$MN, 精度 $0.1$
• 要素数1,座屈モード1

• 要素数2,座屈モード1

• 要素数3,座屈モード1

要素数と各条件での座屈荷重

• オイラー座屈の理論値：$P_{cr}=0.0103276$MN

トラス部分だけのモデル

• prattzaku.f

no convergence for the buckling factor; maybe no buckling occurs

卒論日誌

C3D8要素

• 木高研供試体の木部材について
• 解析モデル

• 寸法：$b=420$mm ($x$), $h=120$mm ($y$), $ell=350$mm ($z$), ヤング率$E=7.11$GPa, ポアソン比$0.4$,
• 載荷荷重：$1$kN
• 片持ち梁の理論値：$\delta=0.033235$mm
• nx、nyを4で固定

• nzを10で固定

２部材トラス

B32要素でモデル化

3D表示してみると

片持ち梁の曲げの問題(5/20までの宿題)

b=0.1m,h=0.08m,ell=0.5m,ヤング率E=205×10^3MPa,荷重P=1MN

ccxでのたわみ(m)

公式から求まるたわみ

$v=\frac{P\ell^{3}}{3EI}$

$I=\frac{bh^{3}}{12}=\frac{0.1×0.08^{3}}{12}=0.42667×10^{-5} m^{4}$

$v=\frac{P\ell^{3}}{3EI}=\frac{1×10^6×0.5^{3}}{3×205×10^9×0.42667×10^{-5}}=0.047637 m$

片持ち梁の曲げの問題(5/27までの宿題)

ccxでのたわみ

B32要素

片持ち梁(引張り,z方向)

条件:$b=50$mm, $h=2$mm, $ell=300$mm, ヤング率$E=210×10^{3}$MPa, 荷重$P=1$MN

理論値$Deltaell=14.286$mm

ccxの値

片持ち梁(曲げ,y方向)

条件:$b=50$mm, $h=2$mm, $ell=300$mm, ヤング率$E=210×10^{3}$MPa, 荷重$P=10$N

理論値$Deltaell=12.857$mm

ccxの値

共有させる節点番号(対応表)

• mx=4、my=4
• 木部材を構成する節点番号(2段目以下)を鋼トラスの節点番号(1段目)に書き換える
• nz=2のとき

• nz=4のとき

• nz=10のとき