2021 時間割

前期

曜日1-23-45-67-89-10
ゼミ
都市システム計画特論土質工学特論
外国語文献講読
材料設計学特論科学技術者倫理特論(後半)
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後期

曜日1-23-45-67-89-10
Introduction to Systems Design Engineering(後半)ゼミ
地域エネルギー特論
地域産業アントレプレナー論(前半)
構造力学特論水理学特論

やること

仮想材料でめり込み再現

salome2021でhillの降伏条件が使えないか検討

仮想材料でのめり込み再現

  • 計算はできたがめり込みは確認できない
  • 原因:仮想材料の材料定数、ボルトと木材の接合部分が邪魔をしてる可能性、そもそも接触解析じゃないとめり込みを再現することができない可能性

木材のめり込みについて

https://www.pu-kumamoto.ac.jp/kokenkenkyu/h12gaiyo/12ohashi.htm

http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00074/2012/56-01-0039.pdf Hillの降伏条件を用いて木材のめり込みを再現してる

CLTのめり込み応力

https://www.hro.or.jp/list/forest/research/fpri/dayori/2011/2011-5.pdf

ここによると、スギ材のめり込み応力は6MPa

木構造計算基準(8ページ目の表1.7)によると、スギ材の材端の許容めり込み応力度は16kgf/cm2

短期許容応力度は長期の2倍なので、32kgf/cm2

これを単位換算して3.1MPa

弾塑性解析(CLTに降伏点を入れない)

CLTのDefine a materialは直交異方性の設定

STAT_NON_LINE:COMPORTEMENTのGroup of elementに弾塑性にしたいやつを追加(今回はkouとrubber 3D要素だけ追加したが、2Dや1Dも追加するべきかどうかは今後検討)

RESI_CPLAN_RELA, ITER_CPLAN_MAXI, RESI_INTE_RELA, ITER_INTE_MAXIにチェック(チェックだけで値を変えないのでつけなくてもいいかもしれない)

これでRunすると鋼材と仮想材料は弾塑性で、CLTは弾性で計算できる。

計算結果

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/clt2.png

r:直交異方性の両端

k:直交異方性のスパン中央

Bs:等方性の両端

Bt:等方性のスパン中央

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/bougosaku.png

h:直交異方性のときの防護柵のひずみ

b:等方性のときの防護柵のひずみ

載荷部の変位

等方性:140mm程度

異方性:145mm程度

CLTのポアソン比

弱軸方向x, 強軸方向y, 板厚方向zとすると、\( E_{x}=0.78 \)GPa, \( E_{y}=4.75 \)GPa, \( E_{z}=0.13 \)GPa

\[\left(\begin{array}{c} \varepsilon_{x}\\ \varepsilon_{y}\\ \varepsilon_{z} \end{array} \right)= \left[ \begin{array}{ccc} \frac{1}{E_{x}}&-\frac{\nu_{xy}}{E_{x}}&-\frac{\nu_{xz}}{E_{x}}\\ -\frac{\nu_{yx}}{E_{y}}&\frac{1}{E_{y}}&-\frac{\nu_{yz}}{E_{y}}\\ -\frac{\nu_{zx}}{E_{z}}&-\frac{\nu_{zy}}{E_{z}}&\frac{1}{E_{z}} \end{array} \right] \left( \begin{array}{c} \sigma_{x}\\ \sigma_{y}\\ \sigma_{z} \end{array} \right)\]

に上記のヤング率と\( \nu_{xy}=\nu_{yz}=\nu_{xz}=0.016 \)を代入すると、

\[\left(\begin{array}{c} \varepsilon_{x}\\ \varepsilon_{y}\\ \varepsilon_{z} \end{array} \right)= \left[ \begin{array}{ccc} \frac{1}{0.78} & -\frac{0.016}{0.78} & -\frac{0.016}{0.78}\\ -\frac{\nu_{yx}}{4.75} & \frac{1}{4.75} & -\frac{0.016}{4.75}\\ -\frac{\nu_{zx}}{0.13} & -\frac{\nu_{zy}}{0.13} & \frac{1}{0.13} \end{array} \right] \left( \begin{array}{c} \sigma_{x}\\ \sigma_{y}\\ \sigma_{z} \end{array} \right) \]

よって、

\( -\frac{0.016}{0.78}=-\frac{\nu_{yx}}{4.75} \)より、\( \nu_{yx}=0.1 \)

\( -\frac{0.016}{0.78}=-\frac{\nu_{zx}}{0.13} \)より、\( \nu_{zx}=0.003 \)

\( -\frac{0.016}{4.75}=-\frac{\nu_{zy}}{0.13} \)より、\( \nu_{zy}=0.0004 \)

したがって、salomeで与えるポアソン比は全て0.016で良いと考えられる。

CLTのヤング率(Shear Analogy Method)

CLTのせん断弾性係数

\( G_{強}=\frac{E_{弱}}{15} \)

\( G_{弱}=\frac{E_{強}}{15} \)

\( G_{厚}=\frac{G_{強}+G_{弱}}{2} \)

補剛材なし

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/hogounasi.png

geometry

  • cut:自己交差の検出にチェック
  • fuse:自己交差の検出、不要なエッジを削除にチェック
  • partition:下側のタイプの形状を保持、サブ図形の交差部はありませんのチェック外す

解析結果

防護柵基部のひずみを、Bタイプの解析結果と共にグラフに示した。

hizumiが補剛材なし、dansoseiがBタイプ。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/hizumihikaku.png

CLT床版の変位を、Bタイプの床版の結果と共にグラフに示した。

ryoutan, tyuuouが補剛材なし、Bs, BtがBタイプ。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/syoubanhikaku.png

プレート縁部付近の最小主応力は15.1MPaだった。Bタイプの場合は17.3MPaなので、少し値が小さくなっている。

やり直し

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/b.png

bがBタイプ、hizumiが補剛材なし。

誤差の原因としては要素数の違いが考えられる。

2万くらいの差があった。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/Btype.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/btype.png

やり直し前:Aタイプとの比較のためにAタイプと同じ位置にもひずみを測るグループを作成していた。

やり直し後:補剛材なしのときとグループの分け方を一緒にした。

vi

ファイル全体の置換  :%s/置換対象文字列/置換後文字列/g

gnuplot

グラフの色を変えるコマンド  lc '色の名前'  https://yutarine.blogspot.com/2018/12/gnuplot-colorname.html

色の名前一覧  http://ayapin-film.sakura.ne.jp/Gnuplot/Primer/Misc/colornames.html

実験

http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00035/2000/55-01-a/55-01-a0013.pdf

sm400の引張試験.形状は違うが,8.5%のひずみで破壊するものから20%のひずみで破壊するものまであった.

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscejseee/68/2/68_413/_pdf

https://www.jstage.jst.go.jp/article/jscejseee/71/2/71_186/_pdf

防護柵の静荷重試験が行われていた.防護柵の形状や載荷方法などは異なる.

CLT床版に降伏点を設ける

課題:今までの弾塑性解析ではCLTを等方性として解析していた.しかしこのやり方だと本来のCLTより剛性が増してしまう.

CLTのめり込み応力3.1MPaを降伏点として解析

→Marcではこのやり方だったのでSalomeでも適用できないかと考えた.

下図はCLT床版の荷重とひずみの関係を表した図である.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/kouhuku.png

降伏点を下げたことにより,実験値よりも変位が大きくなっている.

最小主応力は14.6MPa. 等方性のときは17.3MPaだったので少し小さくなっている.

防護柵のひずみを比較した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/sakuhikaku.png

防護柵の応力ひずみ曲線にはほとんど変化がない.

弾塑性解析

解析結果

Aタイプ

Atype.hdf

Bタイプ

Btype.hdf

hdfファイルを開くにはそれぞれAtype_FilesとAtype.med,Btype_FilesとBtype.medが必要. gFTPのhttp://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa内に入っている.

結果の比較(Aタイプ)

実験値との比較

実験では降伏後すぐに載荷器具が破壊してしまったため,ひずみがほとんど測れていない.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/Ahikaku3.png

結果の比較(Bタイプ)

実験値と比較した.比較的実験値と近い曲線を描いているのがわかる.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/Bhikaku3.png

材料定数(応力ひずみ曲線)の設定

https://www.jstage.jst.go.jp/article/structcivil/56A/0/56A_0_122/_pdf/-char/ja

http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00061/2014/41-01-0057.pdf

http://library.jsce.or.jp/jsce/open/00127/1987/33-0141.pdf

一個目の論文の式(5)と表2のパラメータを用いて下図のようなトリリニアの応力ひずみ曲線を作成した.

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2021/ogawa/Bkouzai2.png

修論日誌

salome20

hdfファイルを開こうとするとエラー OpenGl_Window::CreateWindow?: glXCreateContext? failed. 原因は分からない.salome19では起こらない.

salome19

メッシュの切り方

https://qiita.com/Jun_Tatsuno/items/d7246abcebaff3e99b72


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Last-modified: 2021-12-01 (水) 11:42:58