研究

研究テーマ

やること

進捗

由利橋モデルの作成(5/29)

yuri.png

マイダスで由利橋のモデルを作成.

材料・断面・境界条件を設定、割当した.

スパン長190m,主塔70m(桁上50m,20m)

ケーブル断面積D=200mmのケーブル位置

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/cable200.png

ケーブル断面積D=225mmのケーブル位置

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/cable225.png

ケーブル断面積D=315mmのケーブル位置

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/cable315.png

マイダスで荷重解析(6/4)

幅1m×高さ0.8m×スパン長10mの単純梁を作成し、集中荷重(節点6に荷重FZ=-10kN)と等分布荷重(節点12~22に荷重w=-1kN)を与え解析した.

全体図((x,y,z)空間)

t204.png

横から図((y,z)平面)

206.png

上から図((x,z)平面)

207.png

集中荷重(節点6に荷重FZ=-10kN)の写真

208.png

等分布荷重(節点12~22に荷重w=-1kN)の写真

209.png

以下が解析結果である、変位図・S図・M図である.

〇変位図

210.png

〇S図

211.png

〇M図

212.png

簡易モデルでプレテンション導入(6/4)

幅10mm×高さ10mm×長さ1000mmの簡易モデルでプレテンション導入した・してないもので比較

簡易モデル

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kani_model.png

下記の写真の通りに荷重FY=-100Nを与えた

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kani_kaju.png

桁材料(SM400)について

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kani_steel_zai.png

ケーブル材料について

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kani_cable_zai.png

先端変位の結果は👇の通りである. なお先端変位はy軸下方向が+である.

軸力i(kN)軸力j(kN)先端変位(mm)
001.835
1001.777
0101.777
10101.722
1001001.111
100010000.248

全ての結果において先端変位が-、すなわち先端が上に上がることはなかった.

硬すぎではないかと不安である…

!!結論:間違っていた

由利橋モデルにプレテンション導入(6/5)

簡易モデルでプレテンション導入の確認(合っているかは別として)が終わったため、本番へ!

上写真がケーブルプレテンションなし、下写真がケーブルプレテンションありの結果である.

このとき集中荷重F=-1000kNである.

〇プレテンションなし

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/yuri_kekka1.png

max変位=9.35mm

〇プレテンションあり

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/pre_yuri_kekka1.png

max変位=9.34mm

全てのケーブルに軸力1000kNを入れているにも関わらず、0.01mmしか変化がない.

おかしいのでは…??

ちゃんとプレテンションが設定されていないのかもしれない.

!!結論:間違っていた

簡易モデルでプレテンション導入_改訂版(6/7)

千代岡さんにアドバイスをいただき、軸力ではなく「温度荷重」で与えてみたところいい感じになった.

簡易モデルは前回のと同じものを利用.

温度荷重をケーブルに与えた.

簡易モデル

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kani_model.png

〇ケーブル材料

→弾性係数:1.95e+02

→ポアソン比:0.3

→線膨張係数:1.2e-05

→単位体積重量:7.7e-08

〇ケーブル断面積

→D=1mm

〇桁材料

→SM400

〇桁断面積

→10mm×10mm

解析を回してみたところ👇このように変形した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kani_preseikou.png

軸力あり・なしバージョンで比較したが、軸力は関係なさそう…

また、先端荷重Fを与えたときの先端変位は下記の表のようになった.

このとき、y軸下方向を+とする.

F(N)温度荷重(℃)先端変位(mm)
0-100-2.378
0-150-3.567
0-200-4.756
-100-100-0.543
-100-150-1.732
-100-200-2.921
-500-100+6.796
-500-150+5.607
-500-200+4.418

表からわかる通り、荷重ありとなしのときの変異差はどの温度の時も等しく、

F=-100N…1.835mm

F=-500N…9.174mm

であった.

この結果から、プレテンションは温度荷重から与えることができ、当たり前に先端荷重を加えると下へ下がることがわかった.

加えて、温度荷重が相対的に大きいほど先端変位も大きくなることがわかった.

温度荷重と先端変位は比例関係にあると言える.

由利橋モデルにプレテンション導入_改訂版(6/7~6/10)

軸力ではなく、温度荷重からプレテンションを入れる方法を由利橋モデルでも実践した.

このとき全く軸力は入れていない.

下記の写真通りに、外側のケーブル2本に-150℃・その他のケーブル10本に-100℃を設定.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/ondo.png

①なんの荷重もかけずに解析を回すと👇このように変形した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/yuri_preseikou.png

max変位=-0.394mm

②次に中央(節点96)に集中荷重F=-190kNを与えた場合(下記の写真)

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/syutyu_kaju.png

結果は👇このように変形した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/yuri_syutyu.png

max変位=+1.852mm

③次に全桁にw=-1kNを与えた場合(下記の写真)

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/toubunpu_kaju.png

結果は👇このように変形した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/toubunpu_kekka.png

max変位=+1.008mm

この結果から、プレテンションをのみの場合は桁が引っ張られて上に上がることがわかり、集中荷重及び等分布荷重を与えた場合は桁が下側に押される様子が見て取れる.

また、等分布荷重よりも集中荷重の方が変位が大きくなった.

きちんとプレテンションが入っていると思われる.

主塔に熱解析(6/13)

主塔のみを取り出して100℃,500℃,1000℃を与えた.

主塔の初期温度は20℃にしてある.

今回主塔は、桁下の20mも取り出してあるため全体は70mである.

また、変位の単位はcmにしてある.

〇主塔材料

→ヤング率E=206000 N/mm^2

→線膨張係数α=1.17e-05 /℃

→断面二次モーメントI=8.4375e+11 mm^4

〇主塔断面積

→3.0m×1.5m

初期20℃→解析後120℃

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/syutou_100d.png

初期20℃→解析後520℃

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/syutou_500d.png

初期20℃→解析後1020℃

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/syutou_1000d.png

結果からわかる通り、加える熱が高ければ高いほど変位は大きくなる.

+100℃のときと+1000℃のときの変位はちょうど10倍になっている.

本来であれば400℃~500℃で主塔は耐えられなくなるが、この解析ではそれが再現できない.

この解決策として「弾塑性」を設定に加えなければならないらしい.

プレテンション荷重の入れ方(6/14~6/17)

今回はプレテンションを温度荷重ではなく。プレテンション荷重項目から与えた.

手順は以下の通りである.

荷重>プレテンション荷重>荷重ケース選択>kNを入力>単一選択>ケーブル要素をクリック>適用  これをすべてに行う.

プレテンション荷重以外には何も与えずに解析を回したところ桁が持ち上がった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/pre_henkei.png

max変位=-73.49mm

ケーブル(トラス要素)の引張(断面力)はこのようになった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/pre_intyou.png

ケーブル(トラス要素)の応力度はこのようになった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/cable_ouryoku.png

次に桁を見ていく.

桁(梁要素)の断面力はこのようになった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/pre_haridanmen.png

これは断面図である.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/pre_haridanmenzu.png

桁(梁要素)の応力度はこのようになった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/hari_ouryoku.png

これでケーブルプレテンションは入っているのではないか・・?

これが合っているのであれば、温度荷重への変換は必要なし!

!!結論:プレテンションは「プレテンション荷重」の項目から入れてよい.

プレテンションを温度荷重に変換する方法(6/14~6/17)

線膨張係数αの計算式である👇これを使う.

α = \( \frac{ΔL}{L}\frac{1}{ΔT} \)

ΔL/L…ひずみ

ΔL…変化量

L…元の長さ

今日は、先にプレテンションを設定して解析して、要素作成タブから元のケーブル長さと解析後のケーブル長さから差を求め、計算式に代入してΔTを出すという手法を取った.

すると、C1ケーブルに与える想定温度1250℃、C2ケーブルに与える想定温度1762℃となった.

大きすぎな気がする…

!!結論:プレテンションを温度荷重に変換する必要はない.

活荷重の入れ方(6/17〜6/19)

活荷重の計算は桁の半分を対象にしている.

① p1 = 10kN/m^3 × 5.5m/2 × 1.1m = 30.25kN/m

② p2 = 3kN/m^3 × 5.5m/2 × 1.1m = 9.075kN/m

③ p1/2 = 5kN/m^3 × 6.75m × 1.1m = 37.125kN/m

④ p2/2 = 1.5kN/m^3 × 6.75m × 1.1m = 11.1375kN/m

桁0m~62mあたりには、②+④(20.2125kN/m)のL荷重

桁63m~72mあたりには、①+②+③+④(87.5875kN/m)のL荷重

桁73m~190mあたりには、②+④(20.2125kN/m)のL荷重

を付与.

下👇の写真の通り.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/L_kaju.png

活荷重のみを与えた変形は👇このようになった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/Llode.png

max変位 = +35.36mm

死荷重の入れ方(6/17)

死荷重の計算は桁の半分を対象にしている.

D = 77.0kN/m^3 × (9.5m+6.6m) × 1.1m /2 = 681.835kN/m

この死荷重を等分布荷重として桁に与えた.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/ded_kaju.png

まだカウンターウェイト等は考えずにすべてを鋼材として計算した.

死荷重のみを与えた変形は👇このようになった.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/617dedlode.png

max変位=+955.91mm

由利橋モデルにプレテンション+死荷重+活荷重を組み合わせたときの様子(6/17〜6/19)

上記のプレテンション・死荷重・活荷重を全て由利橋モデルに与えた場合には👇このように変形した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/all.png

max変位 = +917.82mm

プレテンション・死荷重・活荷重を足し引きしたものとほぼ同値.

デフォルトで約1mもたわむものなのかと少し不安…

主塔3Dモデル作成_midas(6/20~6/26)

マイダスで主塔の3Dモデルを作成した.

やり方は ウィザード>基本構造>シェル>数値入力 からできた.

手順は写真の通りである.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/oder1.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/oder2.png

ここでいう、

n:y軸方向の分割数

m:x軸方向の分割数

I:z軸方向の分割数

である.

今回は、n=10コ,m=10コ,I=50コ にした.なお適当.

設定した後は👇このようになった

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/syutou_sheru.png

全要素に400℃を与えて解析したところDX,DY,DZ方向全てに変位が現れた.

なお、まだ塑性や降伏点は設定していない.

〇DX方向変位

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/dx.png

max変位=7.62mm

〇DY方向変位

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/dy.png

max変位=4.20mm

〇DZ方向変位

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/dz.png

max変位=240.64mm

〇DXYZ方向変位

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/dxyz.png

max変位=240.77mm

一つ問題点…境界条件を節点を完全固定にしているため、3Dにすると要素の面が引っ張られてしまう

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kyoukai.png

失敗したやり方…節点を作成して要素で結んで、後から断面や材料を設定すると下の写真のようにBOXにはなるが、実際にはビーム要素のため3Dにはなっていない

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/sosei1.png

塑性材料を設定しようとすると「静的材料非線形関連機能をサポートしないバージョンです。Web認証の場合、オプションのチェック有無を確認してください。」とエラー出る.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/sosei2.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/chusyajo_haba_sub02.jpg

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/car_products_base_img.png

1/100主塔モデルで温度解析_Salome(7/3〜7/10)

1/100モデルにした理由は、Asterstudyの設定以外でのエラーを出さないため.

7/3:合っているかはわからないがある程度Asterstudyの設定が完了した.

残り、✅熱膨張係数(ELAS-ALPHA)・✅初期温度(AFFE_VARC-TOUT-NOM_VARCをTEMPと入力-CAMP_GDをtempsと選択-VALE_REF)・EnforceDOC(訳:DOCを強制する)??・✅Externalstatevariableassignement(訳:外部変数割り当て)(CAMP_GDをtempsと選択)←tempSを反映させるため・✅モデル全体に温度与える設定(AFFE>TOUT)

を行えば良い.やり方わからなかった.聞かなければ、、

温度解析についてはSalomeメモの熱関係とSalome-Meca_熱応力メモを参考にした.

7/4:なんとか設定一通り終えて解析をした.成功もした.

結果を見た感じ変なところはなさそうだが、マイダスとの結果が大きく異なる.

これは、マイダスはシェル(厚さ10mmの中は空洞)で、サロメはソリッド要素(全て鋼材)であることが関係しているのか?

確認が必要かもしれない.

↑この理由は1/100モデルだからか、、忘れてた。。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/seikou1.png

結果

今回はマイダスと比較するために、先端部分の大体マイダスと見たところが等しいところのDX,DY,DZの変位を抜粋した.

上記写真の上端である.

なお単位はmmである.かつサロメは結果の数値を意図的に100倍したものである.

マイダスサロメ
DX7.629.4
DY4.205.8
DZ240.64241

算出した、EPSI(ひずみ),DEPL(変位),SIEQ(主応力・ミーゼス応力等),SIGM(6成分応力),をグラフにしてみた.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/hizumi.png   http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/heni.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/syuouryoku.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/seibun.png

7/5:熱解析のやり方をまとめ、上記のグラフを出してみた.また、100℃に温めた際にどう変化するのかを解析した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/seikou2.png

結果的には、100℃のときの最大変位はDX=0.023mm,DY=0.014mm,DZ=0.60mmくらいになった.

この値は400℃のときの最大変位の約1/4であることがわかった.

400℃のとき、DX=0.094mm,DY=0.058mm,DZ=2.41mm

このことから熱解析自体は正しくできているだろう.

次はいよいよ弾塑性を入れてみるか、、

7/9:弾塑性のやり方を学んだのと、実際の大きさで車高部分に400℃を与えた.

モデルは、下から0.5m,0.5m〜3m,3m〜50mの3分割にした.

車高は1.5mとし、そこから下に1mかつ上に1.5mの部分が真ん中のBOXである.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/model.png

このモデルの真ん中のBOXにのみ400℃与えた.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/tamesi.png

結果はこのようになり、加熱部が一番大きく変形した.

Pravisの写真の点部分.

3つのBOXの手前左上.

DXDYDZ
点07.48e-294.18e-299.19e-29
点83.691.6912.9
点12-0.0140.00069.79

弾塑性入れてやってみたが破壊形態は見れなかった?見方がよくわからなかった?

今は瞬間的に0℃→400℃に変えて解析をしているが、現実性を考えて1秒毎に何度与えていくという解析にした方が良いのではないかと考えている.

!補足!

マイダスと比較するために、サロメでも実モデル全体に熱を加えた場合の結果は

マイダス(mm)サロメ(mm)相対誤差(%)
DX7.627.205.5
DY4.203.6116.3
DZ240.64241.10.19

熱解析自体は上手くいっていると思われる.

7/10:ゼミ

ゼミでただの鋼材に熱を加えるだけでは膨張するだけだと言われた.

そこで粘性係数を考慮する必要がある.

熱解析で鋼材が曲がるか確認するためにまずは簡単な片持ち梁等で解析してみるのは良さそう.

改めて、リスクアセスメントとは(7/17)

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/risk1.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/risk2.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/risk.pdf

粘性を入れた片持ち梁の解析(7/19〜)

https://code-aster.org/doc/default/en/man_u/u4/u4.43.01.pdf

↑p137〜140に書いてある

ヒルの降伏応力

円筒座標系

直交座標系

テンソルとは

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/hill.comm

CodeAsterを解読した

SalomeのLNTは下のように方向を表す

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/LNT.png

温度における、ac1=準静的温度開始、ac3=準静定温度終了

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/ac1ac3.png

これはAstersutudyの

DEFI_MTERIAU>META_LEMA_ANI(粘性)の設定画面である

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/ani1.png  http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/ani2.png  http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/ani3.png

CodeAsterより等方性の場合はこのようになる👇

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/touhou.png

γ、θ、Z方向は円筒座標系であり、x、y、z方向は直交(デカルト)座標系である

この2つの座標系の関係性は

[x=γcosθ]

[y=γsinθ]

[z=z]

となる

由利橋について

由利橋はH23.2.22に施工が始まり、H25.1.31に完成した。

橋長190.5mの不等径間の2径間連続斜張橋(鋼床版2主箱桁)である。

秋田県由利本荘市の子安川にまたがる形で位置している。

由利本荘市:面積1209.59km^2,人工:74707人

小吉川:一級河川,全長61km,流域面積1190km^2,小洪水は毎年起こっている

今までで由利橋で一度も事故が起こったことはない!!→なぜ?→下記に記載

予想可能な災害…土砂崩れ(出羽丘陵)、氾濫及び洪水(小吉川)、積雪、暴風

由利本荘市ハザードマップからわかる通り、河川や水に関する災害が由利橋付近で起こる可能性が高い。

考え得る危険事項…交通事故(追突・接触)、☆火災(自動車事故)、揺れ(地震・風・共振)、落雷、積雪、津波、※橋脚 巨大物(自動車・がれき)の激突(津波・氾濫・増水)、床版ひび割れ(除雪車・大型車・地震・塩化カルシウム)、主塔(水平材なし)からの落雪、凍結、鋼部材の錆による劣化(雨や雪の耐水)

使用不可になった場合の懸念点…移動手段の減少による渋滞・移動時間の増大、経済活動への影響、交通の混乱につながる(引き返したり止まったりなどなど)

※このときの迂回路…飛鳥大橋、本荘大橋、…子吉川が流れているため迂回路は他の橋しかなさそう

令和4年:交通事故統計

令和4年:秋田県交通事故発生状況

国土気象庁

国土気象庁日ごと

本荘の雨温図

2022年:由利本荘市気象

由利本荘市年間気象データ ※データ古い

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/a.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/b.png

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/c.png

[由利橋で事故が起こらない理由]

・単純にスパン長が短い

・走行車両の速度が比較的遅い

・ほとんどが軽自動車か普通自動車、たまに軽トラックであったから大型車や危険車両が通ることが少ない

・渡り終わったすぐ先が信号機であるため慎重な運転となるため

・見通しが良い

・歩行路と道路がフェンスで区切られているため、歩行者との接触がしにくい

落橋について

落橋とは、橋梁の劣化や大規模な災害などが要因となって橋梁が破壊し、文字通り橋が落ちることを意味する。

落橋の主な原因は橋梁の老朽化であり、損傷の種類は日本橋梁建設協会にある通りである。

また、大規模な災害、具体的には地震や津波、土砂災害、強風暴風、積雪も原因となり得る。

落橋がもたらす社会的影響は、周囲の交通機関に不便をもたらすこと、移動手段の減少から経済活動が著しく衰退すること、多額の資金がかかること(架替えは補修・補強よりもお金がかかる)が挙げられる。

ケーブル腐食について

腐食とは、化学や生物的な作用によって物体の外観や機能が損なわれる状態のことである。

金属の腐食を特に「錆」という。

腐食の主な要因は、塗装劣化個所に水分と腐食性物質が作用することによる。

腐食性物質としては、大気中の亜硫酸ガスと海塩粒子等が挙げられる。

これらは地域や気候に関係が深く、工業地域や海岸近くに位置する鋼橋において腐食の進行が早いのはこのためである。

発生のメカニズムとしては金属は大気中の酸素によって表面に参加被膜を形成している。

この酸素と水分、金属表面の汚染物などが表面に付着し酸化被膜が破壊されることがメカニズムである。

ここから腐食が表面から内部へと進行していく。

金属にとって「錆」状態は安定している。

腐食の種類は均一腐食と局部腐食の2つである。

均一腐食…金属表面全面に発生する腐食。

局部腐食…局部的な腐食で発見しにくい。一般的な製造部品などで問題になる錆による損傷はほとんどが局部腐食。

ここから本題である「ケーブル腐食」を考える。

斜張橋と吊り橋は両橋ともケーブルを用いる形状をしているが、その違いは“ケーブルと桁のつなぎ方”にある。

斜張橋は、主塔から張られているケーブルが直接桁橋を支えるが、吊り橋はケーブルと桁をハンガーが吊っている、すなわち実際に桁を支えているのはハンガーである。

また吊り橋はアンカーレッジが存在する。

斜張橋の強みとして、桁曲げモーメントを小さくできること・桁下空間を大きく取れること・設計自由度が高いことが挙げられる。

スパン長200~500mm及びそれを超えると斜張橋か吊り橋で設計することになるが、より長スパンに対応できるのは吊り橋である。

それぞれの橋梁の桁に加わる力として、

斜張橋…垂直方向の張力+橋軸方向の圧縮力

吊り橋…垂直方向の張力

がある。

ケーブルは通常「亜鉛メッキ銅線」で構成されているらしい。

亜鉛メッキとは高い耐食性(腐食のしにくさ)を付与出来るメッキ処理のことである。

亜鉛金属を電気の力で析出させる方法と溶融させた亜鉛に浸漬することで析出させる2つの方法がある。

亜鉛メッキは防錆効果が高く主に鉄製品に対して処理を行いますが、これは亜鉛メッキ上に不動態膜が生成されるからである。

また、亜鉛は鉄よりイオン化傾向が大きいのでメッキ皮膜にピンホール(小さな穴)があっても亜鉛が犠牲となって素地の錆を防ぎ高い防食効果を得ることが出来ます。

これを犠牲防食という。

ただし、デメリットとして亜鉛メッキは湿気に弱い。

ケーブルが腐食する主要因は「水(+塩)」であると考える。

特に、乾湿を繰り返す部位は、常に水に覆われた部位より腐食速度が速くなる。

その理由は、乾湿を繰り返す部位が常に水に覆われた部位と比べ水の層が薄く、腐食因子の一つである酸素の供給が限定されるためであり、かつ局部的な腐食電池を形成して局部腐食が進行するためだと考えられる。

ケーブル腐食がもたらす影響をいくつか考える。

①斜張橋の終局強度の低下…ケーブル断面の減少+伸び及び疲労強度の低下  から

②疲労寿命(破壊が起こるまで材料が耐えられる、ある種の変動応力や変動ひずみの繰返し回数)が小さくなる…ケーブル断面の減少  から

③橋梁全体の耐力低下…ケーブル断面の減少  から

④ケーブルの伸び及びねじれ強度の著しい低下…亜鉛メッキが腐食により消費され地鉄の腐食が進行した場合(亜鉛メッキのみの腐食だと特に影響なし)に、腐食に伴い表面凹凸が生じてその部分に応力集中が生じる  から

上記①~④の原因・理由を考えるために斜張橋ケーブルの耐久性評価のまとめから重要点を引用する。

ケーブルは主塔・主桁との協働作用により外力に抵抗する非常に重要な部材であるため、上記のようなことが起こると健全時のケーブル耐力を発揮できないことは自明であろう。

これにより腐食したケーブルで耐えている斜張橋や吊り橋は、日常に起こる何の変哲もない荷重(自動車・雪等)や揺れ(小規模地震、風等)で突然崩壊を起こす可能性が高い。

橋梁の突発的な崩壊は絶対に避けるべき事故である。特に斜張橋や吊り橋は、長スパンの橋梁であることが多いためなおさらだ。

従って、当たり前ではあるがケーブル破断が起こらないように点検・維持管理・補修補強は最重要事項である。

風によるケーブルの振動現象は

①カルマン渦による渦励振

②六角形断面ケーブルにおけるギャロッピング

③並列ケーブルにおけるウェイクギャロッピング

④レインバイブレーション

⑤塔からの剥離渦によるウェイクレゾナンス

リスクアセスメントについて

[今後の目標]

…人命リスク・経済リスク・事故リスク・その他リスクを数値的に表すか、定量的に表すか、どうするかを決める

…他にどのようなリスクが考えられるか意見を出し合う

…何分の何の確率でどのようなことが起こるかを求める?

 (例)〇〇が△/□の確率で起こり、どのケーブルがどんな条件で切れるか

 (例)交通事故すなわち衝撃でケーブルや橋脚などにどう影響するか

 (例)ケーブルのたわみが今後どんなときにどう影響して何が起こるか

…リスクアセスメントをどのように紹介して、どう提案していくかを固める

…何解析(振動・衝撃・座屈等)をするのかを決める

[MY IDEA]

・健全時のケーブルと腐食時のケーブルで、振動の仕方・同荷重をかけたときの変位や壊れるまでの時間を比較して割合等を出す。その結果からリスクがこれくらい増えると言って「リスクアセスメント」の大切さを紹介する

→リスクアセスメントのやり方や実用性を紹介するのではなく、あくまで”大切さ”に焦点を置くためリスクアセスメントに対する根拠が薄くなる可能性大  (例)健全時・腐食時のケーブルを比較したところでリスクアセスメントに繋げられるのですか?

・〇〇/△の確率で起こる小災害・中災害・大災害をそれぞれ由利橋にぶつけてどうなるか解析する。その結果からここまでは耐えられるけど、ここからは耐えられないという線引きをして、耐えられないリスクを考慮していない場合にどのような事態になるのかを紹介

→災害規模の判定が個人になるため定義が曖昧になることが問題。耐えられない災害の確率によって、起こるか起こらないかわからない災害を考慮することがはたして現実的か(労力やお金を考えて)という問題  (例)5000年に一度の災害を「今」考慮すべき理由は?根拠は?それがリスクアセスメントだとしてもちゃんと説明しないとふわふわしてしまうかも・・

・健全由利橋に振動・荷重・衝撃を加えてどうなるかを見る。その結果何が起こる影響があるのか考える。

→やることが多くなるため一つにかけられる時間が限られる。また、この結果からリスクアセスメントの確率を出すにしても母数が少なくて信憑性が低い。本当にその確率は正しいのか、その根拠は?が肝になると思う

[文献から…]

リスクアセスメントとは、危険が発生する可能性の度合いを組み合わせて、リスクを見積もり、そのリスクの大きさに基づいて対策の優先度を決めた上でリスクの除去又は低減の措置を検討することをいう。

橋梁におけるリスクアセスメントは、橋梁がどのくらいの割合で危険にさらされているか定量的に見極める方法のことをいう。

欧米ではリスクアセスメントが主流なため「何が現実に実行できるか」で安全を考えている。

日本ではこの考えはまだまだ定着しておらず、リスクゼロを前提とし設計を行っている。

しかし実際にはリスクゼロは不可能であるため、日本でもリスクアセスメントが定着するように取り組むことが目標である。

[リスクマネジメント&リスクアナリシスの流れ]

基本条件・情報の整理→リスクの定量化・ランク付け→対策を実施するリスクの決定

[ALARP:As Low as Reasonably Practicableの原則]

① 「受け入れ可能なリスク」として「自然災害の発生レベル以下」というガイドラインを設ける.

② リスク低減のためにどこまでも費用をかけることが合理的ではない.リスクは実行可能な限りできりだけ低くする.

③ 低減措置の実施基準は,リスク低減効果と低減に要する費用とのバランスにおいて,低減に要する費用が著しく不相当とならない基準で判断する.

また安全に対する考え方で、,「広く受容される領域」・「我慢できる領域(ALARPの領域)」・「受容されない領域」の3つの領域で安全を考えている。

ALARP領域はそのリスクが許容されるわけではないが、ある便益を確保するためにはリスクが適切に制御されているという条件の下で、そのリスクを伴う生活を受容する(我慢する)領域である。

許容可能なレベルに達していないリスクから優先的に対策を実施することが最も重要である。

事故の発生件数に重きを置くのではなく、重大事故の防止を徹底する。

リスクアセスメントのポイントは「事前にどれだけのリスクを想定しリスク低減のための対策が効果との関係でどのように検討されたか」である。

日本では想定したリスクにすべて対策を講じるという考えが強いが、リスクゼロとするために想定されるリスクにすべて対応するには莫大な費用を必要とするため現実的には厳しい。

この「すべて対策を講じる」という考え方が弊害となって日本にリスクアセスメントが浸透しにくいのではないだろうか。

リスクアセスメントで大切な要素は以下の2つであると考える。

①我慢できる領域と受け入れられない領域の線引きをしっかりとすること

②受け入れ不可能な領域のリスクに対しては優先的に対策を実施すること

すなわち、これは諦める・これは絶対に阻止するという取捨選択が必要であると思う。

↑この考え方は日本人には受け入れずらいため、なかなかリスクアセスメントが進まないのかもしれない。あとは単純にお金問題だろう。

リスクアセスメントは重大なリスクに対処するための合理的な措置とされており、危険を考慮して設計することが大切だ。

また、過去に起こった良い経験も悪い経験も同等にフィードバックすることが必要不可欠となる。

具体的には設計の初期段階で、

=通常の使用+事故+誤使用+早期劣化+etc..

ただ、懸念すべきことはリスクアセスメントを考えれば考えるほど、お金と時間がかかるということだ。

起きるかどうかわからないことにお金や時間をかけることは、企業や世間は難色を示すと考える。

これもリスクアセスメントの実現が難しい理由に当たると思う。

IHIの方の講座(5/31)

現代では建設において、CO2の削減が優先である.

CO2の排出量はアメリカは横ばい、EUは下がっている.

今の日本では【1橋梁/104人】を支えている.

土木の現場では、CO2排出量は コンクリート>鉄筋>桁 の順で多い.

CO2を減らす具体例としては、耐候性を用いること・木材を使用すること・強い鋼材を使用すること・コンクリートを減らすことなどがある.

ヨーロッパでは、工事において重要視されているのは費用よりも「CO2」や「騒音」だそうだ.

しかし日本は人口が多いため、現時点ではCO2を考えることは難しいらしい.

今の時代に沿った新しい優先すべきことが出てきたと考える.(今回はCO2の話)

橋梁と火災の関係

鋼橋にまつわる火災事故は、国内外問わず数多く報告されている。

しかし実際に発生することは稀であるため、その対策をしていない橋梁がほとんどである。

よって、いざ火災事故が発生してしまった場合に、利用者の安全を考えて橋の供用を停止すること・利用者の利便性のためにいかに速やかに供用を再開することの2点を苦慮することが多いのだろう。

そこで、土木学会鋼構造委員会では,2012年6月に「火災を受けた鋼橋の診断補修技術に関する研究小委員会」を設立し、ガイドラインを作成した。

ここでは、火災による熱の影響を受けた材料の特性はどのように変化するのか・供用再開の判断は何をどのように点検及び調査すれば良いのか・火災による損傷はどのように補修補強すれば良いのかといった対応マニュアルに当たる。

供用中及び工事中に考えられる火災原因を列挙する。

供用中…不審火・走行車両(タンクローリー等)の横転及び炎上・事故によって損傷した燃料やガス管からの流出が原因の爆発

工事中…動力工事・溶断及び溶接による火の粉の飛散・塗料作業中のシンナー(シンナーは橋梁材料に当たる)・弾性シール材やバックアップ材への引火・コンクリート型枠剥離剤・ガス器具・溶接機・

材料自体が出火原因となる事例はほとんどない。

また。延焼に必要不可欠なものは①火源、②燃えるもの、③酸素の3つである。

延焼要因は、放射熱・接炎・熱気流・火の粉などがある。

加えて炎が風下側に傾き隣接した建物に直接接炎する場合もある。

鋼橋は火災の被害を受けると、構造部材は温度上昇に伴う強度低下により体力が低下するとされる。

一般的に鋼材(構造用鋼材)は、受熱時の温度が600℃を超える場合、高力ボルトについては450℃を超える場合に冷却後の引張強度が低下するとされている。

鋼材は合熱処理によって結晶構造が変化するという性質を有しており、受熱温度によってはもともと付与された性質が失われる懸念がある。

よって、火災による鋼材の損傷評価については受熱温度の推定が重要になる。

このときの鋼橋の補修ですべきことは、塗装の補修・鋼桁の補強・部材の取り換えなどである。

火災発生から補修施工までの流れ👇

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kasai.png

引用元:火災を受けた橋梁の安全性評価と補修_実例

主塔は400℃、ケーブルは700℃くらいまで耐えられるそう。

SS材は通常〜300℃くらいまで耐えられる。

SM材は400℃〜500℃程耐えられる。このとき、500℃まで耐えられるのは鋼種による。

火災による影響はケーブルよりも主塔にある。

そのため主塔が受熱する温度や時間によって、耐力や強度、変形がどのようになるのかを調べ、そこからケーブルに与える影響を見ていくことが重要。

例)主塔が崩壊したときのケーブルの切れ方・主塔の耐力が落ちたときのケーブルへの力の加わり方・・etc

健全度評価フロー👇

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/frow.png

鋼材部の被災目安👇

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/kouzai_frow.png

引用元:火災を受けた橋梁の健全性評価に関する試験調査

鋼材の温度が高くなると、柔らかくなるすなわちヤング率は小さくなる。

火災による鋼材の変質は目視試験での確認は困難である。

また、実鋼材を抜き取り機械試験などにより確認することは通常困難なため、鋼材の健全性は部材の受熱温度を推定し間接的に評価することが一般的である。

火災の被害を受けた鋼部材における補修を行うべき損傷は主に入熱による変形及び塗装の剥離であると考えられる。

車両が燃える原因として、燃料やオイルなど着火物が漏れたり、可燃物が接触したりすることで高温になる排気系で引火火災が発生するケースなどがある。

運転者の心理について

「人」が原因となって起こる交通事故=”ヒューマンエラー”

エラーの種類として、思い込み・知識や技能不足・意図的ルール違反・妨害による・緊張状態が招くものが存在する.

また、急いでいるときには必然的に事故を起こしやすい.

疲労・ストレスが交通事故へつながることも多々.

事故を起こした直後の運転者は二次被害につなげないように、路肩へ車を止めるであろう.

その行動が橋梁上では、主塔やケーブルに近づくことを意味する.

もし、追突や衝突で車両が爆発した上でこの行動を取ったとしたら、主塔やケーブルへ火が燃え移ることも容易に想像できる.

交通事故の原因について

令和4年における交通事故の原因ランキングを交通事故の原因ランキングから抜粋

1位 安全不確認

2位 脇見運転

3位 動静不注意(他の車や歩行者の存在には気づいているものの危険ではないと判断し、それらの動静への注意を怠ったこと)

4位 漠然運転(ぼんやりと運転をしている様)

5位 交差点安全進行

6位 運転操作不適(危険は認識しているものの、それに対する措置を誤ってしまったことによる運転操作全般のミスを指す)

7位 一時不停止

8位 信号無視

9位 歩行者妨害等(横断歩道を渡っている、または渡ろうとしている歩行者がいるにも関わらず、走行車が一時停止をしなかったこと)

10位 優先通行妨害(信号機がない交差点で、標識や道路幅により優先道路とされる道路を走行する車両の進行妨害をした際の違反のこと)

近年は交通事故数が減少している.

これの主な要因を内閣府は以下のように示している.

1,道路交通環境の整備

2,交通安全思想の普及徹底

3,安全運転の確保、車両の安全性の確保

4,道路交通秩序の維持

5,救助・救急体制等の整備等

6,交通安全基本計画に基づく諸対策を総合的に推進してきたこと

単路や橋での事故として多いものは様々な交通事故統計にある通りである.

1,車両相互追突

2,車両相互正面衝突

3,車両相互その他

4,車両単独工作物衝突

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/chusyajo_haba_sub02.jpg

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/car_products_base_img.png

サロメモ

AsterStudyの設定翻訳

メッシュRead a meshメッシュの作成をしたモデルを適用します。
Model DefinitionAssign finite elementモデルの要素を設定する。
MaterialDefinr a material各材料物性値の設定(複数設定可能)
MaterialAssign a material設定した物性値を材料に適用
BC and loadAssign mechabucal load拘束条件 荷重設定等
Analysisstatic mechabucal analysis線形解析の設定 (ここはどのような解析を行うのかを設定する。)
Post ProcessingCALC_CHAMPここは出力でなんの要素を出力するのかを設定する。
out putset output result出力ファイルの設定を行う。

[メッシュ]

LIRE_MAILLAGE(メッシュを読む)>FORNAT()

ASSE_MAILLAGE(メッシュ組み立て)

DEFI_GROUP()

MODI_MAILLAGE(メッシュ方法)

CREA_MAILLAGE(メッシュ決め)

[Model Definition]

AFFE_MODELE(モデル割当)>AFFE(割当)>TOUT(すべて)>PHENOMENON:MECANIQUE(機械)>3D

AFFE_CARA_ELEM()

DEFI_BASE_REDUITE()

DEFI_DOMAINE_REDUIT()

DEFI_GEOM_FIBRE()

MACR_CARA_POUTRE()

MODI_MODELE()

[Material]

AFFE_MATERIAU(材料割当)>MODELE>AFFE>TOUT(すべて) ←AFFEでTOUTとあるがこれは対象構造物全体を表すor GROUP_MA(グループ選択)

AFFE_MATERIAU>AFFE_VARC()>NOM_VARC()→TEMP(温度)>VALE_REF(初期温度)>TOUT(すべて)→OUI(はい)>CHAM_GD()>CREA_CHAMP選択

CREA_LIB_MFRONT

DEFI_COMPOSITE

DEFI_GLRC>

DEFI_MATER_GC

DEFI_MATERIAU(材料特性)>ELAS(ヤング率等)>E(ヤング率),NU(ポアソン比),ALPHA(線膨張係数)

DEFI_MATERIAU>TRACTION(摩擦)>SIGM:point

DEFI_PROP_ALEA

DEFI_TRC

INCLUDE_MATERIAU

[BC and Load]

AFFE_CHAR_CINE

AFFE_CHAR_MECA()>DDL_IMPO(固定)>GROUP_MA      

AFFE_CHAR_MECA()>DDL_IMPO(固定)>FORCE_ARETE(線載荷)orFORCE_FACE(面載荷)

AFFE_CHAR_THER

CALC_CHAR_SEISME

DEFI_CABLE_BP

DEFI_CONTACT

DEFI_FLUI_STRU

DEFI_FONC_ELEC

DEFI_FONC_FLUI

DEFI_OBSTACLE

[Function and Lists]

DEFI_FONCTION(変化の度合い)>NON_PARA>INST

DEFI_LIST_REEL(解析の間隔の設定)>DEBUT(開始時間)

DEFI_LIST_INST(解析のオプション)

[Analysis]

Changing with other codes

Dynamics(力学)

Statics(静力学)>MECA_STATIQUE(機械静的)>CHAM_MATER(材料選択?)

STAT_NON_LINE(非線形)

COMPORTEMENT(計算モデル、適用する式の設定)>RELATION(構成式)>VMIS_ISOT_TRAC(Von Mises降伏条件、等方硬化則、多直線近似>DEFORMATION(座標変換モデル)>SIMO_MIEHE(大変形解析)

NEWTON(ニュートン法の設定)>MATRICE:TANGENTE(接線剛性)

CONVERGENCE(収束判定の設定)>RESI_GLOB_RELA(相対誤差)>ITER_GLOB_MAXI(最大反復数)

Thermics(熱力学)

THER_LINEAIRE(温度_線形)

THER_NON_LINE(非線形)

THER_NON_LINE_MO(非線形モデル?モード?)

[Post Processing]

CALC_CHAMP(調べたい分野)>CONTRAINTE(対照?)>SIGM(6成分応力),SIEF(),SIPM(),SIRO()  

CALC_CHAMP(調べたい分野)>DEFORMATION(力?)>DEGE(),EPME(),EPSG(),EPSI(ひずみ),EPSL(),EPVC()

CALC_CHAMP(調べたい分野)>CRITERES(基準)>EPEQ(),EPGQ(),EPMQ(),SIEQ(主応力・ミーゼス応力等)

NOEUは節点(NOEUd(フランス語))、ELGAはガウスの積分点(ELement GAuss point)、ELNOは要素(のどこか?)(ELement Node)だとか、、

RESULTAT>MECA_STATIQUE

CREA_CHAMP>MODEL→AFFE_MODEL>TYPE_CHAM→NOEU_TEMP_R>OPERATION(操作)AFFE>TOUT>VALE(温度変化の度合い)>NOM_CMP()→TEMP入力

[Output]

IMPR_RESU(結果照会)>RESU(結果)>RESULTAT(結果)>NOM_CHAM(ノーマル分野)

Salome-Meca2020_熱解析

○Geometry

いつも通り作成

○Mesh

いつも通り作成

分割したソリッド要素をメッシュでひとつのソリッドにすることができる.

「コンパウンドを作成」から全てのオブジェクトを選択して適用

AsterStudy

右クリックAddstage

メッシュ

Mesh_1の選択>FORMAT>MED

Model Definition

AFFE>TOUT:OUI>PHENOMENE:MECANIQUE>MODELISATION>3D>

MAILLAGE:mesh(LIRE_MAILLAGE)

Material

名前:steel>ELAS>E,NU,ALPHA

MODELE>model(AFFE_MODELE)>

AFFE>TOUT:OUI>MATER>steel(DFEI_MATERIAU)>

AFFE_VARC>NOM_VARC:TEMP>VALE_REF:0.0>TOUT:OUI>CHAM_GD:temps(CREA_CHAMP)

DEFIやってからAFFEの順でないとだめ!

BC and Load

DDL_IMPO>GROUP_MA>DX,DY,DZ

Analysis

CHAM_MATER:fieldmat(AFFE_MATERIAU)>

MODELE:model(AFFE_MODELE)>

EXCIT>CHARGE:load(AFFE_CHAR_MECA)

Post Processing

CONTRAINTE>SIGM_NOEU>

DEFORMATION>EPSI_NOEU>

CRITERES>SIEQ_NOEU>

RESULTAT:reslin0(MECA_STATIQUE)

名前:temps>MODELE:model(AFFE_MODELE)>

TYPE_CHAM>NOEU_TEMP_R>

OPERATION>AFFE>

AFFE>TOUT:OUI>VALE>"400.0">NOM_CMP>"TEMP"

Output

UNITE>ファイル名.med>RESU>

RESULTAT:reslin0(MECA_STATIQUE)>NOM_CHAM>DEPL>

RESULTAT:unnamed(CALC_CHAMP)>NOM_CHAM>EPSI_NOEU,SIEQ,NOEU,SIGM_NOEU>

FORMAT>MED

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/rensyuu_comand.png

Astersutudyはどこかで設定してから出ないと選択できないものもあるため注意する

○Paravis

左側のパイプのブラウザーのbuiltinを右クリック>Open>.medファイルを開く

フィルター(画面上の黒いところ、ファイルとか編集とかあるところ)>Common>WarpByVector>オブジェクトインスペクター(画面左側)>ScaleFactorで調節すると膨れ具合がわかる

フィルター>Recent>ExtractGroup>SIGM_NOEU(節点の応力(6成分))

Salome-Meca2020_弾塑性解析

参考Salome-Meca演習_弾塑性解析(2021)

○Geometry

いつも通り作成

○Mesh

いつも通り作成

AsterStudy  ※上記のSalome-Meca2020_熱解析でも同様の内容は省く。

右クリックAddstage

Function and Lists

DEBUT>"0">

INTERVALLE>"1.0","Step length","0.1"入力

DEFI_LIST>LIST_INST:listr>

METHODE>MANUEL

名前:func>VALE>"0","0"と"1","1"入力>

NOM_PARA>INST

Material

TRACTION>SIGM:point

Analysis

MODELE:model>

CHAM_MATER:fieldmat>

EXCIT>CHARGE:lode>FONC_MULT:func>

INCREMENT:times>

COMPORTEMENT>TOUT>RELATION>VMIS_ISOT_TRAC>DEFORMATION>SIMO_MIEHE>

NEWTON>MATRICE(マトリクス)>TANGENTE(タンジェント)orELASTIQUE(伸縮)>REAC_ITER>"1"入力>

CONVERGENCE>RESI_GLOB_RELA>"1.0e-06"任意で良い

CONVERGENCE>ITER_GLOB_MAXI>"100"任意で良い

Salome-Meca2020_モデル作成(Fuseする場合)

○Geometry

1, BOX-1,2,3・・作成

2, Fuse-3objects選択

3, Partitionを作成、このときFuse/BOX-1,2,3を選択

4, Partitionのグループ作成、kotei/kanetuなど

5, Meshを作成

6, ジオメトリのグループ作成

以上

研究メモ

これが写真→→→http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/zu1.png

研究参考文献

サロメページ

春休み課題の進捗

     ローラー支持は「線固定」→線の端点を入力して、線を作成

     固定端は「面固定」→パーティションからグループの作成

     Mesh→ジオメトリは「Partition-1」を必ず選択

     Mesh切る→ジオメトリのグループ作成

   ☆☆AsterStudyは簡単にできる!!→Operations→Addstage with Assistant→Modelanalysis→情報入力  

   ☆☆(E:206000,ν:0.3,ρ:7.8e-9) 

   ☆☆ファイル名には「.med」!!

     builtinでopen→「Mode」に変更

     フィルター→「Mechanics」から「Normal modes animation(real)」ここからアニメーションや振動数を見れる

やること

      →でも、全ての結果を比較しても ①要素数と相対誤差との関係性が見られなかった ②誤差が小さくならなかった

            →よって「梁形態」が間違えていると考える

             ☆解決策 ①梁形態を変更(ピンを端っこから10mm内側に移動)

                 ②ピンを2コに変更(上下で線固定+面固定)→失敗、、多分ピンの固定条件が上手くいってないから。

                 ③ローラー固定で考えてみる→成功&正解!!

                    →!!メッシュ1.0以下は解析不可能であった。収束を見つけることが目標!!・・済

疑問・考察

→やはり、1次要素だとどれも水平モードの方が精度が良かった。

→鉛直・水平・ねじれを総合的に見ると長さ+幅が一番いいかも。すなわち、幅を小さくすること・長さを長くすることが与える影響が大きい。

春課題を通して、理論値への収束の条件や様子、理論値に対する相対誤差でのグラフの様子、収束値に対する相対誤差での0に近づく形態、振動モードと要素数との関係(これはいい結果は出られなかった)、細長比との関係や細長比が梁に与える影響を見ていった。

既に答えの出ている課題であると説明を受けていたが、どれも難しく感じた。

また、1つの知りたいことのために解析や考察を行ってもまた別の分からないことが出てきてなかなか答えにたどり着けないとも感じた。

ただ結果を出すだけでなく、そこから何が考えられるか、何がわからないのかを明確に進めていくことが大切だと学んだ。

3年創造工房

2023.10.27

・タッチタイプの練習

・コマンドの練習

pwd・・・今どこにいるのか

ls・・・pc内にファイルが何があるのか

mkdir・・・新ディレクトリ(フォルダ)の作成

cd・・・行きたいファイルを順々に降りていく

gedit〜&・・・新しいテキストを開く

vi・・・選んだファイルをプログラミング上に出し、書き換える

Escを押して:q・・・保存して戻る

cp・・・コピー

cat・・・指定したファイル名を見られる

rm・・・指定したファイルの削除

rmdir・・・ディレクトリの削除

cd 次行くところ / 自分のディレクトリ・・・2つ飛ばして自分のディレクトリに行ける

cd .. pwd・・・一つ前のディレクトリに戻る

〇コマンドの流れ

pwd→ls→(mkdir)→cd→ls→gedit~&(テキスト開く)→ls→(vi),(cp),(cat),(rm),(cd ..)

2023.11.10

・コマンドの練習

・gnuplotを使用して.pngで図を作成

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/bbb.png

使用データ:

メッシュ長さ要素数変位(mm)相対誤差(%)計算者
0.56041670.4289822.94千代岡
0.63615840.4212331.09高井
0.71452340.42251.4関合
0.81409870.4226273851.4岡田
0.9918570.4203516060.88松田
1.2245200.404744325-2.87青野
1.3231320.4045-2.93山口
1.445180.3986-4.34山本
1.5154330.396317756757-4.9進藤
1.6159000.399049-4.24河合
1.8116770.404457-2.9山口
2104600.394818715517-5.3進藤
37340.32447-22.13山本
414530.3329-20.1関合
54310.136240-67.3千代岡
63600.2130486-48.9高井
71960.1019892-75.5青野
81040.1158624-72.2岡田
9810.1247076-70.1松田
10780.07733-81.4河合

引用元:岡田の卒論日誌(11/18課題)

2023.11.17

・片持ち梁の解析(サロメ)

Geomety BoXを作成 適用→閉じる kotei/saika

Mesh メッシュ作成 Box1を挿入 アルゴリズム Note ジオメトリでグループを作成

FY=100N/100mm^2=1N/mm^2

・測定値=平均値ー理論値/理論値✕100(%)

・要素数=ボリューム

・変位平均値(1.3.5.7)

・相対誤差(測定値)を計算

・縦軸_変位、横軸_要素数のグラフを作成 

メッシュ長さ要素数先端変位(4隅の平均値)[mm]相対誤差(\( \frac{salome-手計算}{手計算} \))計算者
0.71984646.542811.91安藤
0.81138126.51042.39安藤
0.9402806.36315254.60兼田
1.1300556.33635255.00兼田
1.2264676.30433755.48柴田
1.3251806.3043555.48柴田
1.4322126.316125.31佐藤
1.5177536.12098.23佐藤
1.6142966.20446256.98皆川
1.7135966.21566256.81皆川
1.828665.73775513.98永山
1.960015.726362514.15永山
256175.645852515.355
323095.472875517.948
46173.61605750.458服部
54943.85803750.422服部
65812.5068262.416梶原
71331.4122578.827梶原
8781.288717580.68工藤
9721.287992580.69工藤
10601.1434482.85佐々木
11651.2312481.154佐々木

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/yousosuu_henni_rironti_sokuteiti.png

縦軸:変位(mm)、横軸:要素数

理論値:6.67mm

【理論式】

Pl^3/3EI

2023.11.24

・単純梁(等方性1次)の解析

メッシュ長さ要素数変位平均[mm]相対誤差(\( \frac{salome-手計算}{手計算} \))計算者
0.71452340.422484527351.388176安藤
0.81429730.422570445981.408794安藤
0.9916480.4204372865730.897兼田
1.1271600.4056189390242.659兼田
1.2246750.4043492.96柴田
1.3234460.4041853.00柴田
1.4177380.3986044.34佐藤
1.5154380.3965934.83佐藤
1.6161220.3982124.44皆川
1.7120260.3934115.59皆川
1.8116040.3936685.53永山
1.9103910.3906956.24永山
2109210.3951035.18
323280.32476222.06
415000.15501362.80服部
54320.06527884.33服部
63570.21306248.87梶原
71960.101975.55梶原
81040.115862472.20工藤
9810.125511869.88工藤
10780.0773381.44佐々木
11630.199952.03佐々木

https://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/1129_guraf.png

縦軸:変位(mm)、横軸:要素数

理論値:0.4167mm

【理論式】

Pl^3/48EI

2023.11.29

・単純梁(異方性1次・等方性2次)の解析

<等方性1次と異方性1次の比較> [#he11b38c]

メッシュ長さ要素数先端変位相対誤差計算者
0.71445630.5052522.76安藤
0.81415170.5046922.64安藤
0.9916480.5025952.216兼田
1.1271600.4899140.363兼田
1.2246750.4870880.791柴田
1.3234460.48680100.995柴田
1.4177380.4859991.16佐藤
1.5154380.4851801.33佐藤
1.6159000.4832861.71皆川
1.7121420.4779522.80皆川
1.8116040.4820851.97永山
1.9103910.4708872.40永山
2102910.4809102.19
323280.43193712.15
415000.43015612.52服部
54320.28296842.45服部
63560.344155630.00梶原
71960.21393456.49梶原
81040.22987453.25工藤
9810.23230852.75工藤
10780.20327158.65佐々木
11630.22231654.78佐々木

https://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/1208_guraf.png

縦軸:変位(mm)、横軸:要素数

理論値:0.4917mm

【理論式:ティモシェンコの理論】

v = Pl^3/48EI + Pl/4KGA

G:せん断弾性係数

K:せん断補正係数

このとき、[Pl/4KGA]= せん断項

<等方性1次と等方性2次の比較> [#of7eeadc]

メッシュ長さ要素数先端変位相対誤差計算者
0.71445630.4301243.22安藤
0.81415170.4301323.22安藤
0.9916480.4300203.197兼田
1.1271600.4298283.151兼田
1.2246750.4298363.15柴田
1.3234460.429743.13柴田
1.4177380.4297971.3佐藤
1.5154380.4299583.14佐藤
1.6159000.4297553.18皆川
1.7121420.4296763.11皆川
1.8116040.4298293.14永山
1.9103910.4296843.12永山
2102910.4296203.10
323280.4291692.99
415000.4292543.01服部
54320.4281702.75服部
63560.4284522.82梶原
71960.425912.21梶原
81040.4260742.25工藤
9810.4255522.12工藤
10780.48838217.20佐々木
11630.4239729.0534佐々木

https://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/1208_guraf_2.png

縦軸:変位(mm)、横軸:要素数

理論値:0.4167mm

2次要素を含む。

・等方性・・方向によって物体の物理的性質が異ならないこと。

・異方性・・方向によって物体の物理的性質が異なること。

2023.12.08

・単純梁(木材+鋼材)の解析

メッシュの長さ要素数変位[mm]相対誤差計算者
0.71551920.0837890524615.365安藤
0.81388080.0838038649115.350安藤
0.9825870.08370707398115.45兼田
1.1386710.08420120760214.95兼田
1.2319290.08368815.466柴田
1.3286210.08366915.4857柴田
1.4288540.0836815.47佐藤
1.5200150.08405215.10佐藤
1.6194480.083540293815.62皆川
1.7138010.083435509815.72皆川
1.8125280.08373315.42永山
1.9117690.08392415.23永山
2106990.08407687655915.074
335790.0841456175315.004
416280.08279416.37服部
510160.08303318.89服部
68390.08288216.26梶原
75540.08087118.28梶原
82850.07999519.20工藤
92610.07898020.22工藤
102320.08191117.26佐々木
112080.07567623.56佐々木

https://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2023/kaneta/1214_guraf.png

縦軸:変位(mm)、横軸:要素数

理論値:0.099mm

2次要素を含む。

【理論式】

Pl^3/48EI + Pl/4KGA

このとき、

EI = EI(木) + EI(鋼)

G = G(木)

と考えることとする。

2023.12.15

・Taxツールの概要・練習

① tar xvzf sibuw.tar.gz

② cd sibuw

③ ls

④ vi sibup2.tex(=メインファイル)

ーー / がついているものがコマンド

ーー :q / :wq / iで編集可能

ーー :w 保存 ーー :! pdfplatex sibuw2.tex 元のファイルから編集点の変更を反映 

ーー :! ls / :! evince 7021531.pdf & ーー :! でコマンドの使用可能

⑤ pdfplatex sibuw2.tex

⑥ ls

⑦ evince subuw2.pdf &

ーーpdfを見るコマンド

ーー&を忘れない!!!

・texでは2回コンパイルする

・図・表を挿入した際には、必ず2回コンパイルする

<メッシュの変更> [#o655497e]

① Geometyを開く

② Meshを開いて、Partitionを選択してメッシュを作成→ここでメッシュの長さを変更(Mesh-2作成)

③ Mesh-2をクリックでメッシュ作成→要素数をメモ

④ Mesh-2を右クリックでジオメトリの作成

⑤ AsterStudyのmeshをダブルクリックして、UNITE「Mesh-2」に変更

⑥ Outputでファイルの名前変更(.med)

⑦ 解析

<テキストエディターでグラフ作成> [#k2d05487]

① テキストエディターに(要素数,変位)の順で入力→このとき、縦軸:変位・横軸:要素数

② 名前を付けてファイル保存

③ コマンド

ls→cd kaneta23→ls→gnuplot→>plot "ファイル名" with line,"ファイル名" with line・・・→>set term png→>set output "最終ファイル名.png"→>plot "ファイル名" with line,"ファイル名" with line・・・→quit→(eog 最終ファイル名.png)

④ メニューから、gftpに行きパスワードを入力

⑤ public htlsの中のj2023から、自分のファイルに転送


トップ   編集 凍結 差分 履歴 添付 複製 名前変更 リロード   新規 一覧 検索 最終更新   ヘルプ   最終更新のRSS
Last-modified: 2024-07-23 (火) 14:02:35