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)
地域防災学特論

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

このサイト に書いてある荷重ステップごとのデータを一枚のシートにまとめる方法を試してみる.

接触解析

ボルト締結部のモデリング方法

Salome-Mecaを用いた普通ボルト接合の接触解析

Cタイプ

接触面

接触面のボルト固定はなし。写真のような感じで支柱とチャンネル材を接触させているだけ。万力で固定されているが、載荷時には外されていた。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2022/ogawa/IMG_5994.png

接触面の幅をこのサイトで計算したところ、0.3mm程度だったため、線載荷とした。

解析結果

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2022/ogawa/c.png http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2022/ogawa/IMG_6025.png

実験では鞘管部分の2つのボルトが一本ずつ破壊したため、このように2段階になって降伏している。

解析ではその部分を一体化させているため、2段階の降伏を再現することはできなかった。

ECRO_LINE

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2022/ogawa/c4.png

座標で降伏後の挙動を決めるのではなく、降伏点とその後のグラフの傾きを入力する方法を試してみた。

降伏前の挙動はあまり変わらないが、降伏後の変位は大きくなった。しかし、2段階の降伏は再現できていない。

降伏後の傾きをECRO_LINEに合わせて解析してみた。グラフはピッタリ一致していた。

先週のやり方でも降伏するまでの挙動は一緒のはずなので降伏前は先週と変わらないかと思っていたが、そうではなかった。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2022/ogawa/c5.png

どちらを使うか

→座標の方を使いたい

→多直線近似など応用が効くから

弾塑性解析の精度を上げる

東北支部で解析と実験があまり合っていないのではないかという指摘があったため、解析値を実験値に近づけられないかいろいろ試してみた。

変更点:ひずみを測るグループを長方形のものから線形のものに変えた。

理由:長方形だと破断していない部分も含んでしまい、そこが実験値とのズレの原因になると考えたから。

結果:下の図の通り。灰色の線が支部のときで、紫色の線が今回。支部のときよりは実験値に近づいたと思う。

http://www.str.ce.akita-u.ac.jp/~gotouhan/j2022/ogawa/Bb.png

新しい接合部の提案

鋼製地覆(ブリッジプラスアルファ)

鋼製地覆の上に防護柵を取り付ければ、車両が衝突しても地覆より上の部分(防護柵)を取り替えるだけで済み、Cタイプと同様に床版に迷惑をかけずに済むのではないかと考えた。

有効幅員が増加するなど他にも利点はあるが、コストや施工方法などについてはまだわからない。C種への適応は可能らしい。

https://www.terrearmee.com/others/%E3%80%90%E3%83%96%E3%83%AA%E3%83%83%E3%82%B8%E3%83%97%E3%83%A9%E3%82%B9%E3%82%A2%E3%83%AB%E3%83%95%E3%82%A1%EF%BC%88%E9%8B%BC%E8%A3%BD%E5%9C%B0%E8%A6%86%EF%BC%89%E3%80%91/

https://www.sekisuijushi.co.jp/products/koran/product/other/bridge_plus.html

CLTのめり込みについて

https://clta.jp/wp-content/uploads/2013/01/e7b5704203d0fb1ca3731cdf0a26c46e.pdf

https://clta.jp/wp-content/uploads/2014/10/d71ccd51294e80b27bf8007e393f36ac.pdf

日本CLT協会によると、5層5プライのCLT3つに対してめり込み試験を行った結果、それぞれ5.65MPa, 5.39MPa, 4.70MPaのめり込み応力が確認されてた。

この3つの平均をとった5.25MPaをめり込み応力として使おうと思う。

仮想材料でのめり込み再現

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

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: 2022-06-23 (木) 14:53:13