小川の修論日誌

2021　時間割
- 前期
- 後期
やること
めり込み応力参考文献
仮想材料②
支柱基部に仮想材料を入れた場合
等値面積置換の種類
変位制御のforc_nodaの合計が荷重を表しているか検討
- 弾性解析
- 弾塑性解析
- 弾塑性解析(防護柵の円柱部分)
- 円柱の高さ600mmの部分に仮想材料（ヤング率は円柱の10倍）
変位制御の弾塑性解析
接触解析
ボルトの強度計算
LSB接合
Cタイプやり直し
- 解析結果
Cタイプ
- 接触面
- 解析結果
- ECRO_LINE
弾塑性解析の精度を上げる
新しい接合部の提案
- 鋼製地覆(ブリッジプラスアルファ)
CLTのめり込みについて
仮想材料でのめり込み再現
木材のめり込みについて
CLTのめり込み応力
弾塑性解析(CLTに降伏点を入れない)
- 計算結果
CLTのポアソン比
CLTのヤング率(Shear Analogy Method)
CLTのせん断弾性係数
補剛材なし
- geometry
- 解析結果
- やり直し
vi
gnuplot
実験
CLT床版に降伏点を設ける
弾塑性解析
- 解析結果
- 結果の比較(Aタイプ)
- 結果の比較(Bタイプ)
- 材料定数(応力ひずみ曲線)の設定
修論日誌
- salome20
- salome19

2021　時間割†

前期†

曜日	1-2	3-4	5-6	7-8	9-10
月				ゼミ
火		都市システム計画特論	土質工学特論
水		外国語文献講読
木		材料設計学特論			科学技術者倫理特論(後半)
金				地域防災学特論

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後期†

曜日	1-2	3-4	5-6	7-8	9-10
月	Introduction to Systems Design Engineering(後半)			ゼミ
火	地域エネルギー特論
水				地域産業アントレプレナー論(前半)
木
金		構造力学特論	水理学特論

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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．

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めり込み応力参考文献†

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

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仮想材料②†

引張側鞘管と支柱，支柱とプレート，鋼材の丸棒と鞘管，丸棒と支柱の間にそれぞれ仮想材料を入れた．

初期剛性はかなり近くなったが，2段階の降伏は再現できていない．

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支柱基部に仮想材料を入れた場合†

Cecro3が仮想材料を入れる前，kasouが仮想材料を入れた後

仮想材料を入れても変位はほとんど変わらなかった．

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等値面積置換の種類†

http://korankyokai.jp/doc/unified_view_2019.pdf

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変位制御のforc_nodaの合計が荷重を表しているか検討†

解析モデルは10*10*100の直方体片持ち梁

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弾性解析†

	変位	荷重	相対誤差
荷重制御	6.44286530701755	100
変位制御	6.5	100.8885526	0.89%

	変位	荷重	相対誤差
荷重制御	6.44286530701755	100
変位制御	6.44286530701755	100.001754	0.001754%

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弾塑性解析†

	変位	荷重	相対誤差
荷重制御	7.31816723684211	800
変位制御	7.3	840.204427	5.03%

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弾塑性解析(防護柵の円柱部分)†

	変位	荷重	相対誤差
荷重制御	225.047847058824	37720
変位制御	225	44938	19.14%

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円柱の高さ600mmの部分に仮想材料（ヤング率は円柱の10倍）†

仮想材料を設けた部分の拡大図（左），荷重制御でのモデル全体のコンター図（真ん中），変位制御でのモデル全体のコンター図（右）

	変位	荷重	相対誤差
荷重制御	110.60235	40000
変位制御	110.60235	76013.865	90.03%

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変位制御の弾塑性解析†

載荷線に300mmの強制変位をかけて計算．線全体が300mm変位してしまい，いびつな形になった．面に直しても同じような結果になると考え，点を強制変位させてみたがうまく回らなかった．

天端プレートを強制変位させてみた．きれいに曲がりはしたが載荷する場所が違うため載荷面に荷重がかかっていない．

支柱の高さ600mmの位置に円を作り，それを300mm強制変位させてみた．節点荷重の合計を確認したところ，30〜40kNの想定だったが90kN近くあった．きれいに曲がっているようには見えるが，強制変位をかけたことで水平方向に少し引張が入っているようにも感じる．

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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

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ボルトの強度計算†

アンウィンの安全率

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LSB接合†

実験ではLSB接合とボルト接合

→LSB接合のほうが取り替えが効率的

→佐々木先生の実験では引き抜き耐力が設計荷重を下回る．

→文章でしか書いていないのでこっちでもsalomeで引き抜き力(軸方向応力？)を確認．

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Cタイプやり直し†

	設計図	実験
寸法	橋軸方向960mm 幅員方向960mm	橋軸方向955mm 幅員方向978mm
等級	Mx60(\( E_{x}=780 \)MPa \( E_{y}=4748.8 \)MPa \( E_{z}=130 \)MPa)	S60(\( E_{x}=1438.08 \)MPa \( E_{y}=4801.92 \)MPa \( E_{z}=240 \)MPa)

上の表のように設計図のCLTと実際の実験で使ったCLTの寸法，等級が違ったため，実際の実験で使った方の数値に合わせてやり直した．

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解析結果†

Cecro3が設計図，Cが実験で使った方の寸法に合わせたモデル．

実験で使ったモデルの方が変位が小さくなっている．

等級の違いによりモデル全体の剛性が大きくなったことが原因だと考えられる．

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Cタイプ†

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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。

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。

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解析結果†

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。

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ECRO_LINE†

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。

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

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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。

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新しい接合部の提案†

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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

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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。

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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

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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

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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

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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。

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計算結果†

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

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

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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。

↑