卒論日誌

日付時間帯作業時間(hr)内容立会
4/1114:00~3タイピング
4/1514:00~3タイピング
4/1614:00~3タイピング
4/1715:00~3タイピング、viの操作
4/2114:30~3Fortranの簡単なプログラミング
4/2214:00~3英語、タイピング
4/2815:30~4プログラム課題
5/1216:00~4Salomeの操作
5/1514:30~5Salome課題
5/1613:30~5Salome課題
5/208:00~3Salome課題
5/2115:00~4Salome課題
5/2813:00~4直行異方性のモデル化
5/2910:00~6直交異方性のモデル化
5/3011:30~53Dプリンターについて
6/217:00~4tex課題
6/314:00~5tex課題
6/413:00~5.0tex課題
6/510:30~5.0tex課題
6/915:00~3Salome
6/1011:00~5Salome
6/1117:00~4salome
6/1714:00~6引張試験斉藤さん
6/1814:00~6試験の整理とレポート作成
7/913:00~43Dプリンター関連
7/1413:00~4salome
7/1511:00~5salome
9/313:00~6発表の用意
9/413:00~6発表の用意
9/516:00~4プログラミング斉藤さん
9/1813:00~4引張試験斉藤さん
9/2213:00~5引張試験斉藤さん
9/2514:00~4引張試験
10/221:00~3発表用意
10/315:00~4引張試験
10/521:00~2引張試験
10/719:00~3引張試験
10/2314:00~43Dプリンターの申請と確認
10/2710:30~63Dプリンターの操作後藤さん
10/2814:00~5供試体ファイルの作成
11/610:30~5引張試験体の印刷
11/713:00~4引張試験準備後藤さん
11/1013:00~4引張試験
11/1114:00~43Dプリンターマニュアル作成
11/1713:00~5引張試験
11/1813:00~5引張試験
11/1913:00~5圧縮試験体の印刷
11/209:00~5圧縮試験体の取り出し
11/2114:00~4圧縮試験斉藤さん
11/2515:00~4圧縮試験斉藤さん
11/2610:00~6ダイヤカット円筒印刷・引張試験
11/279:00~8ダイヤカット円筒印刷の取り出し
11/2815:00~4圧縮試験
12/110:00~63Dプリンター関連
12/210:00~63Dプリンター関連
12/39:00~7圧縮試験
12/413:00~6salome
12/59:00~63Dプリンター
12/88:00~73Dプリンター
12/910:00~5salome
12/109:00~5salome
12/1110:00~63Dプリンター関連
12/129:00~7圧縮試験
12/1513:00~6salome
12/169:00~63Dプリンター
12/178:00~7FEM解析
12/189:00~8FEM解析
12/199:00~9salome
12/208:00~9発表資料
12/218:00~10発表資料
12/227:00~6発表資料
1/89:00~103Dプリンター関連
1/99:00~103Dプリンター関連
1/109:00~103Dプリンター関連
1/119:00~10圧縮試験
1/129:00~10salome
1/139:00~103Dプリンター
1/149:00~103Dプリンター
1/159:00~10salome
1/169:00~7salome
1/199:00~103Dプリンター関連
1/209:00~10圧縮試験
1/219:00~10salome
1/229:00~10破壊試験後藤さん
1/239:00~10FEM解析
1/249:00~10FEM解析
1/259:00~10概要制作
1/269:00~8概要作成
1/279:00~7概要作成
1/289:00~6発表練習後藤さん
1/299:00~6発表練習
1/309:00~6発表練習
1/319:00~6発表練習
2/19:00~6発表練習
作業合計時間 557

目的

薄肉で高強度と言われるダイヤカット円筒は、内圧に強いという理由からさんざん缶飲料に使用されています。それならば柱や屋根、梁、ボックスガーダのような土木構造物にも利用できるのではと考えた。解析解がなく理論値のないこのようなモデルは有限要素ツールで計算してきました。すると軸圧縮も曲げも円筒のほうが強く、座屈はパターンを変えれば強くなるところもあった。しかし、この計算も条件設定では大きく値が変わってしまうので、本当にあっているのかを3Dプリンタでモデルを成形して検証するのが本研究の目的だと思われる。

卒論テーマ

折り紙・3D系

パソコンゼミ

5/12課題

・Salomeで適当な直方体を作成(あまり大きしすぎると計算量が多くなる)

・メッシュ分割し、unv形式を出力

・c3d4unv.f90を使って、Nodes, Edges, Faces, VolumesをMesh computation succeedウインドウで表示された数値に書き換える

・ファイル名、ヤング率、梁の長さellを書き換える

・コンパイルして実行すると、mesh_1.inpができる

・ccx_2.5 mesh_1 でmesh_1.inpの入力データをCalculiXで解く

・mesh_1.datに計算された節点変位等が出力され、vyの平均を取る

・さらにlengthの値を減らしていき、たわみの式との相対誤差を比較していく(lengthを20より小さくすると、計算量が多くなりすぎて求められなかった)

条件:桁幅(Dx)0.5m、桁高(Dy)0.5m、桁の長さ(Dz)2.0m、荷重1.0MN、ヤング率6.0GPa、ポアソン比0.3

理論値:v=0.08916m

Nolength節点数要素数出力値相対誤差(%)
1212.132219643207280.06889-22.7
21703057244410270.07271-18.5
31001154120139245860.08148-8.6
45074782406060347730.08632-3.2
53024552404231641098060.08689-2.5
62043368600263242161220.08766-1.7

グラフ

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/kadai.png

縦:相対誤差(%)

横:節点数

考察

lengthを短くすることによって、もともと22.7%もあった相対誤差が1.7%まで下がり、理論値に近づいた。これはSalomeで作成した直方体を細かくメッシュ分割することで、Calculixがより細かいところまで計算できたからだと思われる。そのためlengthを短くしていく度に計算量が多くなり、時間がかかった。さらに出力値を理論値に近づけるには、lengthを短くしても計算が可能なパソコンの容量と計算量をいかに少なくできるかが必要だと思われる。

5/19課題 直方体分割

・Salomeで適当な直方体を作成

・メッシュ分割し、unv形式を出力

・c3d8unv.f90を使って、Nodes, Edges, Faces, VolumesをMesh computation succeedウインドウで表示された数値に書き換える

・ファイル名、ヤング率(GP)、梁の長さell(m)を書き換える

・コンパイルして実行すると、mesh_1.inpができる

・ccx_2.5 mesh_1 でmesh_1.inpの入力データをCalculiXで解く

・mesh_1.datに計算された節点変位等が出力され、vyの平均を取る

・さらにsegmentの値を増やしていき、たわみの式との相対誤差を比較していく(segmentは切れ目なので、lengthと違い増やしていくことで直方体が細かく分割される)

条件:桁幅(Dx)0.3m、桁高(Dy)0.3m、桁の長さ(Dz)1.5m、荷重100N、ヤング率6.0GPa、ポアソン比0.3

理論値:v=0.00002867m

Nosegment節点数要素数出力値相対誤差(%)
1154096180135033750.000026856.35
2209261240240080000.000027424.36
325175763003750156250.000027703.39
430297913605400270000.000027862.83
535466564207350428750.000027962.48

グラフ

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/kadai2.png

縦:相対誤差(%)

横:節点数

5/26課題 直交異方性

・mokuzai.f90を参考に、直交異方性でモデル化した木材の材料定数をinpファイルに書き込む

・ティモシェンコ梁の式(k=5/6、G=E/15)での理論値との相対誤差をグラフにしてみる

条件:桁幅(Dx)0.3m、桁高(Dy)0.3m、桁の長さ(Dz)1.5m、荷重100N、ヤング率6.0GPa、ポアソン比0.3

理論値:v=0.00003278m

Nosegment節点数要素数出力値相対誤差(%)
1154096180135033750.000032451.00
2209261240240080000.000032570.64
325175763003750156250.000032640.42
430297913605400270000.000032650.40

グラフ

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/kadai3.png

縦:相対誤差(%)

横:節点数

9/5 発表内容

厚さの問題

stlファイルでは外側の各節点から少し内側に節点を打って厚さをもたせている。

そのため円筒を構成する三角系部分の厚さが均等ではない。

そこで内側の高さを外側と内側の半径の相似系をとった。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/atusa2.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/souzi.png

その結果daiyastld2.f90のような外側が出っ張った円筒となった。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyastld2.png

&link(daiyastld2.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyastld2.f90)

外側の高さを変更

奇数段目の最初と最後の外側の節点番号を変更。

daiyastld3.f90に示す。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/sotogawatakasa.png

&link(daiyastld3.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyastld3.f90)

今後について

stlファイルで作成したダイヤカット円筒の厚さが均等になっているか調べる。

去年3Dプリンターで作った供試体を使って、材料試験を行う。

まとめた結果を10/3に発表。

引張試験(FullCure720)

試験方法

   学生実験とほぼ同じ。
   開始30秒後に荷重を載荷して、24時間計測。
   24時間後に一旦計測停止、ファイル名を変えて再度計測開始。(この部分はいらなかった。)
   さらに24時間後一旦計測停止、ファイル名を変えて再度計測開始。

    開始30秒後に荷重を除荷して、24時間計測。

   3ファイル間には若干の時間があるが、グラフをつなげて見たいので両ファイルをひとつにまとめた。

2013/10/9造形

日時

気温実験開始一旦停止再開一旦停止再開実験終了
9/18 15:339/19 15:339/19 15:349/20 15:349/20 15:359/21 15:40

寸法(mm)

1回目2回目3回目
19.3119.9120.02
厚さ2.172.162.16

荷重(g)

フック重り合計
48110051486

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-09-22.png

2014/1/7造形

日時

気温実験開始一旦停止再開一旦停止再開実験終了
9/22 16:159/23 16:159/23 16:169/24 16:169/24 16:179/24 16:17

寸法(mm)

1回目2回目3回目
19.3219.9819.97
厚さ1.962.011.95

荷重(g)

フック重り合計
48110051486

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-09-25.png

気温実験開始一旦停止再開実験終了
25度10/23 15:4610/24 15:4610/24 15:4710/25 15:47

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-10-28.png

気温実験開始実験終了
25度11/26 10:48.3011/26 11:55

重り 999g,フック 481g

・30秒ずつ16個の重りを載荷

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-11-26.png

グラフの揺れの問題

去年造形された供試体を用いて引張試験を行ったところ、グラフが極端な波を打っているのが分かる。

原因として工事の揺れや他の研究室の実験の影響ではないかと思われる。

そのため、まず今回は引張試験の装置をかけっぱなしにして様子を見ることにした。

2014/1/7造形

実験開始測定時間
10月3日15時27分30秒100000秒

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-10-05.png

なぜか今回の結果では縦裏のひずみが変動しなかった。

おそらく配線か計器の調子が悪いのではと考えられる。

そのため前回の引張試験でも縦裏ひずみの値に影響が出たのではと思われる。

グラフの揺れとしては、縦裏ひずみを除く値を見るかぎり60000秒あたりで変化している。

実験を開始した時間から見て、だいたい午前8時あたりと推測される。

実験開始測定時間
10月9日14時30分86400秒

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-10-10.png

2013/10/9造形

実験開始測定時間
10月6日11時22分100000秒

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-10-07.png

実験開始測定時間
10月8日19時32分100000秒

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-10-09.png

引張試験(アクリル)

気温実験開始一旦停止再開実験終了
26度11/26 11:3811/27 11:3811/27 11:3911/29 11:39

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-11-28.png

引張試験(RGD525)

供試体作成

3Dプリンターで印刷するための供試体をsalomeで作成

&link(sikentai.hdf,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/sikentai.hdf)

供試体印刷(11/6)

Build timeModel ConsumptionSupport ConsumptionMaterial Type
01:2625g21gRGD525

引張試験実施

気温実験開始一旦停止再開実験終了
26度11/10 15:0511/11 15:0511/11 15:0611/12 15:06

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-11-122.png

気温実験開始一旦停止再開実験終了
27度11/13 17:05:3011/14 17:05:3011/14 17:06:3011/15 17:07:30

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/4-11-17.png

気温実験開始実験終了
25度11/17 16:4611/17 16:51:30

重り 501g,フック 481g

・30秒ずつ10個の重りを載荷

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-11-17.png

気温実験開始実験終了
25度11/18 16:3511/18 16:40:30

重り 999g,フック 481g

・30秒ずつ10個の重りを載荷

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-11-18.png

圧縮試験

直径50mm,高さ50mm,厚さ2mmの円筒に20kgの載荷試験。 円筒に天板を載せそれにおもりを吊り下げて載荷を行う。 荷重はおよそ20kg。衝撃荷重を避ける為に10秒毎に1kgずつ載荷していき、20kgが載荷されてから5分ごとの変位を30分まで取る。その後一度におもりを除荷し、同様に30分間変位の戻りを見る。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/DSCN9781.png hhttp://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/DSCN9783.png

供試体作成

3Dプリンターで印刷するための供試体をsalomeで作成

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-11-26-01.png

&link(entou.stl,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/entou.stl)

Build timeModel ConsumptionSupport ConsumptionMaterial Type
13:3060g63gRGD525

RGD525

  • 20kg載荷後
    051015202530
    変位mm0.480.490.500.500.520.520.52
  • 除荷後
    051015202530
    変位mm0.160.100.090.090.080.080.08

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-12-22.png

やり直し

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/entou2.png

&link(entou2,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/entou2)

最大変位が0.13mmだったので、そこからヤング率を求めると0.255GPaとなり、引張試験の結果と比較してもヤング率が小さいことが分かる。

FullCure720

  • 20kg載荷後
    051015202530
    変位mm0.540.550.560.560.560.560.57
  • 除荷後
    051015202530
    変位mm0.140.100.090.090.080.080.08

ダイヤカット円筒

m12n10

&link(daiyastld4.stl,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyastld4.stl)

11/27印刷

Build timeModel ConsumptionSupport ConsumptionMaterial Type
26:5399g146gRGD525
123平均
外径52.8153.3953.6053.27
内径52.0151.4151.7651.73
高さ101.03101.21101.19101.14
厚さ0.740.750.820.77

載荷試験

方法は圧縮試験と同じ。

m12n10

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/DSCN9786.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/DSCN9787.png

  • 20kg載荷後
    051015202530
    変位mm0.500.510.510.520.520.520.52
  • 除荷後
    051015202530
    変位mm0.230.160.160.150.150.150.15

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-12-222.png

試験の改良

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/DSCN9851.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/DSCN9852.png

円筒

  • 20kg載荷後
    051015202530
    変位mm0.450.450.450.450.450.450.46
  • 除荷後
    051015202530
    変位mm0.150.140.140.140.140.140.13

m12n4

  • 20kg載荷後
    051015202530
    変位mm0.250.260.270.270.270280.28
  • 除荷後
    051015202530
    変位mm0.080.080.080.080.080.080.08

m12n10

  • 20kg載荷後
    051015202530
    変位mm0.470.470.470.470.470470.47
  • 除荷後
    051015202530
    変位mm0.350.350.350.350.350.350.35

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/hikaku.png

ヤング率

RGD525による11/18の学生実験から算出

&link(yang5.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/yang5.f90)

0~30秒ずつの平均2.739GPa
5~29秒ずつの平均3.312GPa

5~29秒の時に平均を取ったときにyang5.f90にミスがあったので修正しました (たぶん1~25秒の平均をとるようになってしまっていたのを修正) &link(yang25.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/yang25.f90)。 これでヤング率を取り、gnuplotで線形回帰すると、

  • 5~29秒の平均の時
    ヤング率2.84339e+09
    ポアソン比(裏表平均)-3.12896E-01
    となります。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/nantoka.png

2回目(1/20)

ヤング率3.01176e+09
ポアソン比(裏表平均)-3.29076E-01

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/yang3.png

k2のアクセス

ssh -X gakusei@k2.ce.akita-u.ac.jpを端末で表示して、k2のパスワードを入力。

解析

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/14-12-18.png

&link(daiyac3d4.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyac3d4.f90)

パターン変化

&link(daiyat6a.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyat6a.f90)

バネ定数

ヤング率とポアソン比をRGD525の値に変更した&link(daiyat6a.f90,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/daiyat6a.f90)をコンパイルして実行を行う。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/inp.png

すると周方向と高さ方向の各分割数ごとのinpファイルとjobdaiya1ができ、gFTPからk2にそれらを移す。

k2にログインして&link(jobdaiya1,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/jobdaiya1)を実行すればまとめてccx_1.7でinpファイルを計算して、すべてのパターンのdatファイルができる。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/dat4.png

datファイルの中身は変位(m)であり様々な点での変位が計算されている。

載荷試験の変位と比較するため、一番変位の大きい頂点z座標軸の値を探す。

ny1の場合頂点の数は(周方向の分割点とその中間)×2個あり、上の写真のm4n6パターンで16個あった。m20n20のパターンになると80個になるのでさすがに全部の点を調べるには時間がかかる。

それぞれ値にばらつきはあるものの大きな差ではないので、外側の周方向分割点だけを取った。

周方向分割数×(高さ方向分割数+1)の節点番号の前あたりが外側周方向分割点の変位であり、x軸とy軸さらに次のz軸変位は0.0000E+00になっているのが目印である。

荷重(200N)÷変位=バネ定数より下記にパターンごとにまとめた。

  • ny=1

<単位:N/m>

周方向
高さ方向468101214161820
4113340125490053243594346320335190203543460355618835616343566652
657482818809372867384333311134544103506004353151035422683551578
833904614260252530428312109933839233467827350827935252853539259
1021575211325672248277295853633114783430355348675035103733528831
121251729409112011202280359432375563392936346608434966873519640
1408108981820996265791331227563355029344566234837143511051
1607180561669309252264130423343316915342512734710173502750
1806477941547988240176829649403279441340454534583533494549
2005912791448960229499928923893243489338426734458993486325

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/bane.png

&link(bane.dat,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/bane.dat)

<単位:MN/m>

高さ\周方向468101214161820
41.132.553.243.463.523.543.563.563.57
60.571.882.873.333.453.513.533.543.55
80.341.432.543.123.383.473.513.533.54
100.221.12.532.963.313.433.493.513.533
120.120.92.012.803.243.393.473.503.524
1400.81.822.663.123.363.453.483.511
1600.71.672.523.043.323.433.473.501
1800.61.552.402.963.283.403.463.495
2000.51.452.292.893.243.383.453.499

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/bane2.png

&link(bane2.dat,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/bane2.dat)

  • ny=2

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/bane3.png

&link(bane3.dat,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/bane3.dat)

3次元プロット

gnuplotメモにも書いてあるが

  • ( set pm3d

splot 'hoge' w l

  • )

で3次元の色ありグラフが描ける。

  • ( set pm3d

splot 'hoge' w l not

  • ) で右上に線とファイル名を消すことができる。

変位比較

試験体円筒m12n4m12n10
実験値(mm)0.460.280.47
解析値(mm)0.0560.0570.060

20kgの重りを載荷して5分おきに6回、除荷して5分おきに6回の変位を計った。 しかしこれだとクリープがあるかないかの試験のなってしまうのでやり直しを行う。

バネ定数比較

試験体円筒m12n4m12n10
実験値(N/m)434783714286425532
解析値(N/m)358736835190203311478
試験体円筒m12n4m12n10
実験値(MN/m)0.430.710.43
解析値(MN/m)3.593.523.31

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/entoucad.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/12-4.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/12-10.png

曲げ試験

1cm,0.5cm,12cmの供試体を印刷し、スパン10cmで30秒ずつ0.5kgの重りを載荷して変位を取った。

変位計は中間から5mm離れたところで計測をおこなった。

\( $EI_{実験}=\frac{P(3\ell^{2}z-4z^{3})}{48v_{実験}} \)$

上の公式からヤング率を求めると向きによって異なる結果がでることがわかった。

写真のように0.5cmの面を上下にするとヤング率が3.26GPaと3.14GPaとなり、1.0cmの面を上下にすると1.72GPaと1.60GPaとなった。

このことから3Dプリンターを用いた供試体にはクリープとは違い異方性があると考えられる。

そのためさらに確実な結果を出すためには供試体の印刷する向きを縦、横、斜めなどのパターンを作成して検証する必要があると思われる。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/mage.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/mage2.png

圧縮試験(やり直し)

20kgf載荷して5分おきに変位を見る方法はクリープを見るだけの試験になり、圧縮試験としては適していない。 そこで重りを30秒ずつ載荷しながら変位をとることにした。

周12高10

変位 荷重 
0.00 0.0
0.01 0.505
0.01 1.505
0.01 2.505
0.01 3.505
0.01 4.505
0.02 5.505
0.02 6.505
0.02 7.505
0.02 8.505
0.02 9.505
0.03 10.505
0.03 11.505
0.03 12.505
0.04 13.505
0.05 14.505
0.06 15.505
0.06 16.505
0.07 17.505
0.07 18.505
0.08 19.505
0.08 20.505

周12高4

変位 荷重
0.00 0.0
0.01 0.505
0.01 1.505
0.01 2.505
0.01 3.505
0.02 4.505
0.02 5.505
0.02 6.505
0.02 7.505
0.02 8.505
0.02 9.505
0.03 10.505
0.03 11.505
0.04 12.505
0.04 13.505
0.05 14.505
0.05 15.505
0.06 16.505
0.06 17.505
0.06 18.505
0.07 19.505
0.08 20.505

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/hikaku2.png

この2つのパターンでは変位の比較をみるのは難しい。

周6高10

変位 荷重
0.00 0.0
0.01 0.505
0.01 1.505
0.01 2.505
0.01 3.505
0.02 4.505
0.02 5.505
0.02 6.505
0.03 7.505
0.03 8.505
0.04 9.505
0.04 10.505
0.05 11.505
0.05 12.505
0.06 13.505
0.07 14.505
0.08 15.505
0.11 16.505
0.14 17.505
0.15 18.505
0.18 19.505
0.19 20.505

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/hikau3.png

変位比較(ny=2)

  • 200N載荷時
    周12高4周12高10周6高4円筒
    実験値(mm)0.080.080.190.04
    解析値 (mm)0.0570.0620.2340.0532

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/heni.png &link(heni.dat,http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/heni.dat)

  • 圧縮試験では高さ50mmのミニ円筒を用いて圧縮試験を行いヤング率をはかったがだいぶ小さな値となってしまう。 これには変位計がmmの100分の1でしか読み取れず、0.01mmより小さい値で変化している可能性や、圧縮試験自体に問題があるのではと考えられる。 そのため変位が大きるでる供試体の作成や実際にヤング率のわかっている木材などを利用して比較する必要があると思われる。

座屈

BUCKLINGの座屈要素?数を変えるとdatに出力される座屈モードの数が変わる

  • (

BUCKLE

3,0.01 #ここの3の数を変えてみる。0.01は座屈計算の精度

  • )
  • 1のとき
    • (
      MODE NO       BUCKLING
                     FACTOR
     1   0.2871093E+02
  • )
  • 3のとき
    • ( MODE NO BUCKLING
                     FACTOR
     1   0.2545840E+02
     2   0.2674930E+02
     3   0.2988463E+02
  • )

座屈荷重(KN)

座屈モード(周20高20)

  • モード1 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/mo1-20-20.png
  • モード2 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/mo2-20-20.png
  • モード3 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/mo3-20-20.png

破壊試験

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/hakai.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/dateroga.png

座屈

m12n4 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/zakutu12-4.png

m12n10 http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2014/tsuboi/zakutu12-10.png

  • 破壊試験を上のパターンのダイヤカットで行った。

座屈したところを観察するために、ビデオカメラを荷重をかけはじめてから壊れるまでの様子を録画した。

試験中は多少ピキピキと音をたてるだけて、突然破壊した。

予想していたよりも激しい破壊だったので破片がまわりに飛び散ってしまい、なにかで覆って飛散らないように注意するべきだったと思う。

写真は破壊する寸前の1コマだが、去年と違い確認できる座屈は見られなかった。

これは座屈変形が起こる前に材料の破壊強度に達してしまいこのような結果になったと思われる。 RGD525は靭性がない材料であったために、今回のような脆性破壊をしたと考えられる。

できれば理想の材料としては金属材料を使うことができれば異方性や脆性などの問題が解決するのではと思われる。

座屈強度

試験体m12n4m12n10
実験値(N)27023524
解析値(N)50925848

サポート材

引張試験体21g
圧縮試験体(ミニ)63g
圧縮試験体135g
曲げ試験体(マッド)9g
曲げ試験体(グロッシー)6g
周12高10146g
周4高10(失敗)212g
周12高4148g
周6高10171g
創造工房19g
創造工房24g
モエさんの橋109g
合計1063g

トップ   編集 凍結 差分 バックアップ 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: 2020-01-20 (月) 12:29:08