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鋼構造柱材に対する対称限界理論 : その2:有限要素法を用いた対称限界解析法

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(1)

1

論   文 】

UDC ;624

014

2:539

4;624

04 日本 建築 学 会 構 造 系論 文報 告 集 第 4e8 号

1990 年

2

柱材

そ の

2

 有 限要素 法

い た

対称 限界 解析

正 会 員 正 会 員 正 会 員

* *

* * *

 

1.

 本報 (

その

1

で は

般 的 な非 線 形 応 力

意の

2

対 称 断

面 を

する

モ デ ル に

する

限 界

式 を

般 的

誘 導

し た1)

こ の

い て

ここでは

横 尾

中村

らの

提 案

非 定 常 履

歴 応 力

関 係 式

Z)

構 成 式

と し

いた

場 合

につ い て

具 体 的

開 す る

 本報 (

その

1 )

か れ た

微 分 方 程 式 境 界 値 問 題

般に

で あ り

解 析 的

な 解 を

る ことは で き な い

し た がっ て

実 際

に は,

何 等

かの

有 限 自 由 度 化 法 を用

い て

数 値 的

近 似 解 を求

を得

な い。

有 限 自由 度 化 法

に は

き く

け て モ

ドの

わ せ に よ る

Ritz

Galerkin

系 統 と

空 間 を細 分 割

して

未 知 関 数 場

単 純 化 す

差 分 法

有 限 要 素 法

と が あ る。

弾 塑 性 体

形 解析

で は

な る

数 式

支 配

さ れ る

複 数

領 域

え ば

弾 性 域

塑 性

内 部

形 成

さ れ

そ れ

縮 小

考慮

に 入 れ て

履 歴

動 を追 跡

し な

れ ばな ら ない

場 合

い。

性 体

解 析

に おいて

後 者

空 間 離 散 化 法

い ら れ るの はこのよ

対 称 限 界

め るこ こ で の

解 析

つ り

経 路

追 跡

する

通 常

弾 塑 性 解 析

とは

本 質

な る け れ

ど も

, こ の

事 情

につ い ては

共 通

し ている。

本 報

解 析 法

で は

有 限 自

度 化

法 と し て せ ん

断 変 形

無 視

し た

次 元 梁

づ く

有 限 要 素 法 を採 用 す

  6 節

では

こ こで

提案

さ れ た

解 析 法

に よっ て

め た

の理

論 予 測 解 曲 線 を示

ル の

履 歴 応 答 解

析 結 果 と比 較 す

る ことによっ て

本 解 析

法 の

当 性

する

さ ら に

7

では

鋼 柱 材

振 り

験 結 果 と

比 較

検 証 も行 う

 

2.

解 析

と基 礎 式

  木 論 文は

文 献 8 )の内 容 を 再整 理してま とめたもの であ る

本 論文の 概 要は

文 献

9

)で発 表し た

   

8 京 都 大 学

 

教 授

 

スタン フ

t

ド大

Ph

 

D

.・

エ博

 

**

京都大学  助教授

 * * * 竹 中工務 店 設 計 部

工修     〔ユ9S9 年 6 月 7R 原 稿 受

1989 年 12 月 19 日 採 用 決定 )

 

任 意 形 状

2

軸 対 称

様 断 面

真 直

初期 材軸線

を も つ

柱 材 を 考

え る。

変 形

平 面

保持

つ と し た

う と

仮 定

す る

。Fig.

1

す よ うに

柱 を材 軸 方 向

N

1

次 元 有 限 要 素

各要

素 を

にせい

方 向

Ns

要素

ξ

η

)平面

す る

対 称 性

た れ る よ うに分

す る

応 力

お よ び ひ

断面

に 近

し, そ れ ら の

を 層の

中央

す る

 

本 報

の数

に現 れ る すべ て の量は

前 報 (

その

1 )

明 示

し た

方 法

に よっ て

無 次

さ れ た

す な わ ち

長 ざ

次 元 を も

部 材

せ い の

半 分

H

に よ り,

応 力

はヤング

係 数

E

に よ り

E

断 面 積

A

と の

っ て

れ ぞ れ

して

無 次 元 化 さ

れ る。 た

無 次元 化 量

して

有 次 元 量

名称

を その ま ま

いる

断 面

載 荷

平 面

で ある

ξ

ζ

平 面

ワ に

して

も対 称

であ る か ら

断 面

ρにつ い て

次 式

成立

つ 。

   

ρ

ζ

ρ

ζ)

 

 

一・

 (1 )

ξ

   

ξ

Ne

ξ

1

..

i

τ

i

ele

L

eや

1N

i

1

 

i

 

3

 

2

 

1

1

     

i

η

  

ir

hli

1

 

ρ

21

  

 

7

Ns

   

Ns

 

l

 

1

element

   ζ

Pj

                  

7

Fig

1

 

F

 

E

 

M

 rnodeLing  ol a  cantilever  

beam

column

(2)

  Fig

2

され た

要 素

材 軸 線

上の

ξ

ζ軸

方 向

変 位 成 分

u

v を

i

節 点 を 原 点 と す

所 座 標

戞に

する

の よ

多項 式

に よっ て

近 似

す る

   

u

91

92

ξ

   

v

93

9

ξ

t十

9

ξ

96

ξ葦

   

 

2a

 

b

   

θ

η

9

,+

295

ξ‘+

39

ξ

1

d

( 〉

d

ξ

‘を

す。

以 下

で は,

代 表 的 要 素

を 取 り あ げて

じ る

場 合

これ

を第

i

要 素 と 記 述 す

文字

i

に属 す る 量であ ること が

明 白

場 合

こ れ

を表

す 添

i

省 略

す る。

般 化 変 位

Lg

Lgt

g

と 節 点

変 位成

Lv

LUc

 Vi 

ei

 

Ut

1 

Vi

+ , 

e

,+1

次 式

さ れ る

     

19

J

lvl

J

1

   

ls

13

     

0

i

 

O

   

iiO000

0

3t2

こ こで

1

長 を表

00

 

013

272

7

0

O

   

OO

   

O

0

 

0

   

0

0O0

O

 

2

0

3

 軸 方 向 圧 縮

み εは

の よ うに

け る

   

9

9

1

 

・’+

ζ

i

・+

ζ

…・

e

材 軸 線

x は

材 軸 線 曲率 を表

 

こ の

要 素

節 点 力

Lq

Lni

 

q

肌 、 n、. , 

qi

, mi

1

用 下

でつ

を保

た め

条 件

は,

任 意

仮 想 変

位 場 (

Ou

 

crv

して

仮 想 仕 事 式

成 立 す

る こと と

等 価

  

 

L

・・

1

∫宏

pd ζ

d

,…・

…・

………

    

δε=

δ

u

”潯δ筏8十ζδ  潯で

δε十ζδx

……・

(6 )

  構

成 式

横 尾

中村

ら が

提 案

し た2》

非 定 常 履 歴 応 力

み 関

係 式

を,

材 料

定 常

態 挙

動 が

せ る よ うに

そ の

1

3

4

し た

形 式

修 正

して

いる

。Fig.

3

応 力

ひずみ

平 面

上の

0

P

P

Pa

圧縮 載 荷 処 女 曲

 

  ldinate atent  

l

tate

       

    

       

Fig

2

 

Loca

【 coordlnate  system

 

dlsp

亅acement  vectors  and

     nodai  

ferces

 of an element

44

(c。叩 ・es・

i

。・ p・s丗 ・e)

P

V

oPI

 

VF

 

P2

’ ’ 8 , 1 ’ 8

VE

     

RF

RH

’ ■

O

εY ε

Y

【c 

press

’ 5train

 

p

’ ’

 

J

’ ’

σ

v

RH

本 ’ ε →

Fig

3

 

Ast

τess

st【ain 

diagram

 according  

to

 

the

 nQn

stationary

     

hysteretic

 

uniaxial  stress

sしrain

 

relations

 

prQpDsed

 

by

     

Yok

。o a皿

d

 

Nakamura2

同時

す と

仮定

す る。 この

仮定

妥 当

す る

材料

験結

前 報

1

Fig.5

さ れて いる

Pl

P

降 伏

 

Pz

P3

は ひずみ

硬 化 域

で あ る。

図 中

各 分

以 下

さ れる

 

a

弾性 域

  

処 女 曲

線 (

VE

:σ= ε

…・

_.

_.

_.

__.

7

  

除 荷 曲 線 (

RE

:σ

σ

ε

ε

。t 

”……・

8

 

こ こ に

σ

ε

圧 縮 側 反 転 点

応 力 及 び

み を

 

b.

降 伏 棚

  

女曲

ま た は

骨 格

VF

   

σ

α ε十

1

α

σジ

 

9・

 (9

  

除 荷 曲線 (

RF

 

 

 

蝕 +

9et

ar

 c σretT σ  

aF

σy

t

− ・

1

   

aF

β

m

ερ

ar

fim,

 

rF

fin

ε ρ

σv

β’

11a,

 

b

 

こ こ に

σv は

無 次

化 降

伏 応 力

ερ は

圧 縮 方 向

積 塑

み であ る

α は

降 伏

硬 化 勾 配

弾 性 域 勾 配

す る 比であ り

0

適 当

な 正 値 を 与え る

こ の

よ う

骨 格 曲線

降 伏 棚

配 を 与

え るこ

は,

降伏 棚 域

変 形

さ せ た

きに

通 常 生

じ る

軟 化 効 果

cyclic  softening  

effect

り入 れ

る た めで

る。

β

,、

flF

β

n

β

F.は

定 数

 

SS

 

4

鋼材

につ いて の

か ら

め ら れた

Table

ユ に

さ れて い るz}

 

c

硬 化

  

女 曲線

ま た は

格曲線 (

VH

Table

 

1

β F1L943 巳F2

0749

βF315

40 βF4

0

2

!4 β  田

0

55D

β H20

446

β H34

98 β H40

0

 

3

 H10

663

 

βH20

293

 

5H33

55

 

8E41

B

(3)

 

 

 

・+ av

  σ aDσr

 

一 …一 一 …・

12

除 荷 曲 線 (

RH

−RH

:ひ

硬 化

処 女 曲

転 点

か ら の

除 荷

2

の 曲 線

RH ,

 

RH 率

接続

し て

構 成

さ れ る。

    除 荷 第

1

曲 線 (

RH

 

 

 

9

・・

a

F

・t

av

 e σret

σ  α H σ r

r

………

13)

 

aH

β

〃,

S

σv+

β

u2

 

r

,=

fl

、、 

Sm

ar +

β

.、 除 荷 第

2

曲 線 (

RH

”・

14a,

 

b

fUt

。 ・

1

av

C σ ret

σ α

σγ

 

一 ・

…・

15 )

ll

……・

…・

…・

こ こに

,Sm

大 応 力 振 幅

で あ り

材 料

経 験

し た

縮 側 最 大

応 力 σ

張 側 最

大 応 力

σ

kax

と か ら

の よ うに

決定

され る

    

Sm =

max  

l

σ

nx 十σγ,σ

ax

σ

ln

 

17

β

fiil2

,…,

β育

3

β査

4 は

Table

 

1

され てい る

 

3.

反 転時

変 化

と反 転 時

変 化

関 係 式

  対称

限 界

い ら れ る

定 常 状 態 変 化 率

方 程 式 を

4

で導 くの に

だっ て

本 節

で は その

誘 導

に必

成 式

い てお く

  対称

状 態

両 反転 時 状 態 量 を用

いて

式 化 さ れ る か ら

式 と して反

転 時 応 力

σ1

σ ]1 と 反

み ε 匸 , ♂の

関 係 を 導

必 要

そ の

準 備

と し て

以 下

考 察 を行 う

Cl .

本 解析

問 題

と な る の は

基 本 対 称 定 常 状 態

称 限 界 近 傍

非 対 称 定 常 状

態に

られる

前 報 (

その

1

基 本 仮 定 (

H3

H4

H5

成 立

つ と す れ ば

こ れ ら の

対 称 定 常 状

態にお け る

柱 内部

での

ひずみ

態 点の 動 き は

Fig

4

の よ うに な る

断 面 の

対 称 軸

ζ

=0

上の

両 振

げ に

し て

状 態 点

不 動

とな る

右半

分の

ζ>

0 )

で は

状 態 点

頂 点

た わ みの

右 側

転 時

ri

におい て

圧 縮 方 向

ら引張 方 向

圧 縮 側 処 女 曲 線 上

反 転

左 側

転 時

Fll

に お い て

引 張 方 向

か ら圧

縮 方

反 転

す る よ うな

定 常

周 期

す る。左

半 分

領 域 内 (ζ

0

で は

状 態 点

1「

n おい て圧

側 処

女 曲線

で圧

か ら

引 張

り に

におい て

引 張

り か ら

圧 縮

反 転

す る よ う な 定 常ル

す なわ ち

ζ

0

に おいて

               c         

  

c    σret

σ

  Eret

ε     t        ll       t       II    σ ret ; σ

   εret

e

(ζ

0

に お い て

    ご         Tl       c       I匸    σret

σ 

  εret

ε     t        I       t       I    σreL

σ   εret

ε

……一 ……・

 

18 )

CROSS

SEC τION     t

AlB

 

I

σ

OA

∬,ε

) 〔

OA  

εA匸)

Fig

4

 

State

point

 Irajectories

 

Qf ε巳

paiT

 o ‘

points

 

locatlng

     

symmetrica ]

ly

 with  respect  

to

the

 

initial

 central surface

     

du

ing

 a cyclic  

behavior

 of a symmetr }c steady  state

σ

Y

O

y

o

    c 〔σ   ret  

ε

 

c ) ごe

ε

 

マ,

 「

  

 ・

  

   ,

  

 齟

一 . 一 一.

_一幽

’、

一 一

F一

(σ rett

α       

一幽

 

 

7

b

    c     

d

 

     冨

  

 ◎

     …

10cus

 

of1 。wer 

tip

3

e C ・ ・ ,              c      5皿

σre        c        t 3m

σ

et

σ.e亡         仁

 σ min

   

    

 

c   5m

σ

et

  

  σr ε rett >       し       ret

Fig

5

 

Steadygrowth

 ofcompressive  strain  

in

 a  

typica

[element

     

of a 

beam

co [umn  sublected  

to

 cyclic 

bending

C2 .

本 解 析

軸 力 比 が あ る 程 度 以 上の場 合 だ け を 対

と す る か ら

定常

の 圧

縮側

σ

ε

f

。t

Fig

5

の ように

対 称

定常状

態 経

路の

っ て圧

方 向

単 調

進 行

す る。 こ の と き 式

(11a

,b

の ερは

よ う

書 け

る。

    

εP

1

α

)(

ε

et

σ r

 

19 )

C3

 

Fig

5

か らわ か る よ うに

縮 側 最

大 応 力 σ

x は

定 常

の圧

縮 側 反 転

σ

9

。tと な る。

   

σ

σ

。、

……・

……・

…・

…・

……・

…・

…・

20、

定 常

引 張 側 反 転 点

,Fig.

5

さ れ る よ う に,

必 ず

も単 調

す る とは

ら ない

。Sm

条 件

い に

じて

以 下

の よ うに

ける

  (

a

    

S况=

σ

t十σ rfor

 

σ

in≧

σr

 

21

 

a

 

b

    

S。=

σ

。,

σ

f

・r σ

f

。t

、。〈

σ,

…・

21b

45

(4)

0

o

c

ε

,。

tC)

「■

,一

「r’卩,尸

r’−F

OY

 

 

 

  F

 ,

  

r

r’

E

F

ε ’

」 , 」

 ,

H

α

Hb

     

3

−一

」 一

σ

Y

σ

rett

,εr 量

c

Fig

6

 

Steady

state 

Line

 and  

Loops

     

Sm=

σ

σ

Ai

。 

for

σ

m く

σ r and σ

くσ

               

…・

一 …………・

一 ・

……・

21c )

本 報

扱 う問 題

におい ては

Fig

5

区 間

 

対 応 す

c

は ほ と ん ど

こ り

も し

じ たとし て

σ

。との

く わ

か であ るこ

とが 論 理 的

の で

c

場 合

して

も式

21b

) を適 用 し

た。

 

定 常 状 態

の ル

Fig

6

4

種 類

分 類

さ れ

反 転 時 応 力

反 転 時

関 係

以 下

の よ

書 け

る。

 (i )

ζ

0

 

E

フ :

     

一 1

   

lL [

       

  (

22

   σ

 

ε,  σ  

ε 

°

”四’

°

”.

 

F

   

ai= αei +

1

α

σ v,

ε」

ar

匸   コ σ

σ αFσr

t

  

a

β

。 、

1

1

α

ε 1

σ

1

Pn

  

rF

β

1

1

a

σ r

1

F

……

23

Ha

プ (

σll≧

σ r

Hb

プ 〔

σ゜〈

σy

:       1 ε・==at +σ T

 σ α0σr

°

・・

ax

 

l

σ1一 σ1

・・

rHt

・II

σ1

av

σ

i

X

1

 

aH

β朋

s

σγ+β翩

 

rH

βneS .

σド+β,r、

a

=19MSm

σ r+β

P

 

r

β

MSrn

ar +

β育

               

 

一・

 (

24

Ha

プ (

σu≧

σ γ

して

   Sm

σ1+σ

Hb

σ匚1く

σv

して

   

Sm

= σL σ ’】

…’

”噛

 

25a

 

b

46

Fig

7

 

1ncrementa

亶Ψariations  of a   steady

state  

poin

from

 a

     

k

皿own  symmetric  steady  state

 

iD  

ζ

0

領 域

 

こ の

成 式

22 )

25 )

において σ1と σtt

ε1 と en を

い に入 れ

えて

られ る

によっ て

され る。

 

い ま,

Fig.

7

制 御 点

た わ み

振 幅

ψ と

逆 対 称 変 位 成

vb

平 面 上

A

さ れ た

対 称 定 常 状 態

っ て いる

す る

こ こで

考 え

ら れ る

定常状

と して は

対 称 定 常 状 態 経 路

沿

っ て

A

よ り わ

かに

た わ み

振 幅

レベ ル の

対称定常 状態

B

変 化 以 外

に,

C

C ’

に よっ て

さ れ る

非対称 定常 状

か う

経 路

に 沿 っ て

じ る

変化

ま れて い る。 こ

れ らの

し て

大 部 分

領 域 内

で は

E

E

F

F

Ha

Ha

, 

Hb

Hb

4

種 類

の う ちい ず れ か の

定 常

プ変 化 が 生

じ る

これ ら

以 外

の パタ

え ば

E

F

F

Ha

 

Ha

Hb

じる が

こ れ は

頂 点

た わ み

振 幅 増 分

ψ を

0

づ け る

限におい て

0

縮 退

して いく

れ た

領 域 内

におい てだ けで

この よ う な

退

領 域 内

生 する

定 常

変 化

次 変 化率 関 係 式

影 響

こ と は な

定 式 化

に お いて

に 入 れ る 必

は ない。

 

total

量に

す る

構 成 式 (

22

25

) を 定 常 状 態 経 路

進行

パ ラメ タ

r で

微 分 す

るこ

り,

転 時 応 力

お よ びひ

みの

次 変 化 率 問

関 係

以 下

の よ うに

かれる。

 

i

 

ζ

0

領 域

    

∂i

=E

Ei,

 

∂ ii

=E

,ξ 1「 +

E

i

……・

…・

…・

26 )

 

E

E

     

E1・

!E2・

1

 

E

0

…・

…………・

…………・

27

 

F

F

E

a

E

・+

E

1−

E

− 1

・+

審(

【  11 σ

 

σ

aF

σ v

   

    

σ

諞引

「F

1

1

ar

1ifn

σ

9

β

ε1

r

 (

28

(5)

 

Ha

Ha

     

E

ω

, E

1

                       

一…

 

一・

 

一・

 (

29 )

     E3

= ±

v

ω

μ

/(

ンω

 

Hb

Hb

     

E

=1

ω,

 

E2=1

/(

v

μ

                           

…………一

30 >

     

E3

E 、

TE2

 

29 )

30 )

において

   

− 1

   

一 ・+

1  11 σ

 

σ α Jlσ v

rF

1

 

 

・ ・

σ

β

1

σ

lii

β

               

…・

…・

…一 ・

一 ・

………

31 )

 (

ii

ζ

0

頒 域

 

26

3

上 添 字

1

ll

を互

いに 入 れ

え れ ば よい

 

4.

要 素 状 態 量

につ い て の

率 方 程 式

 

基 礎 式

(3 )

6

,Fi

反 転 時 状 態

につ いて

き, それ ら

τ で

分 す ること に よ り

,r

状 態 量

変 化 率

関 す

基 礎 式

の よ うに

ま る

     

lbi

]{

P

1

,・

…・

…・

…・

……・

…・

…………

32

     

ii=

を「 +

ζ

是1

LCe

91

ζ

c

101

                              

33a,

 

b

   

LC

θ

1

1

   

L

・vl

」}

i

… (

gl

ζ

τ

           

= = 

all

…・

…………・

…・

…………・

34

     

δε肛

gt)

LCe

91

ζ

c

1ag

1

       

t

−・

35a

 

b

     

δ

z2

LC

θ

」{

δ

gl}

 

io91i

1

δレ 1

F

こ に

Ce

9)

1

 

0

1

 

0

94

295

ξ

395

ξ2

294

ξ

495

ξ

2+

6g

ξ

s

39

ξ

! +

695

ξ

3+

9

96

ξ

LCx

Lo

 

o

 

o

 

o

 

2

 6

ξ

LC

θ

Lo

 o 

O l 

2

ξ

 3

ξ

2

       

36a

c

rll

態 量の

変 化 率

する

基 礎 式

32 )

35

で すべ

上 添 字

1

n

え て

ら れ る

 

こ こ で

節 点 変 位

節 点 力

お よ

般 化

変位

につい て

称 成

と逆

対 称 成 分

の よ うに

定 義

する

      対 称 成 分

1

・・

1

T。

1vi

l

lq

s

q

1

e

T

lq

9

19

i

M

      逆 対 称 成

1

・・

1

91

v

M

q

1

lq

1

T

lq

i

lgb

igl

9

1

こ こ に

Tv

T

 (

37

 

OG

 

o

 

q

O

G

 

1

 

0

 

0

 

0

 

0

0

 

0

 

1

 

0

 

0

 

0

0

 

0

 

0

 

ユ 

0

 

0

0

 

0

 

0

 

0

1

 

0

0

 

0

 

0

 

0

 

0

 

1

1

 

0

 

0

 

0

 

0

 

0

0

 

1

 

0

 

0

 

0

 

0

0

   

0

 

1

 

0

 

0

 

0

0

   

0

 

0

 

1

 

0

 

0

0

   

0

 

0

 

0

 

1

 

0

0

   

0

 

0

 

0

 

0

 

1

 (

38

対 称 定 常 状 態

べ て の

逆 対 称 成 分

0

になる。

  定 常 状 態 経 路

メ タ

τ に

関 す

変 化 率

が と

れ る

基 準 状

態 は

既 知

対 称 定 常 状

態であ ることに

着 目

す れ ば

反 転 時 状

rl

ru

との

対 称 性

より

以 下

関 係

   

lgu

=一

Tg]

lgil

 

 

9・

 

一・

 

39 )

     

σ ll

ξ

ζ)

σ 1

ξ

ζ)

 

 (

40 )

     E1

ζ

El

ζ}

     

E2

ζ

Et

ζ

  

 

tt・

tt

41

     E

ζ

E

ζ

     

ICe

9

「1

1

=一

Tg

1Ce

gi

…・

……・

…・

…・

42

33a

 

b

お よび

42 >

い れ ば

2

対 称

お よ び

逆 対 称 成 分

19

1

9bi

に よっ て

の よ うに

せ る こ

と が示 さ

れる

   

e

e

・ +

b

・・

tc

1

19

   

eb

e

− e

[:

LC

   

i

i

i

LC坦

ρ

   

ib一

ii

21

LC

gbE

   

b

LC

19

1

   

耀

LC

43a

 

b

におい て

  

43a

〜f

               

LCe

LCe

gi

で あ る

37

に示 し た

節 点 変 位

変 位

の対

およ び 逆 対 称 成 分 の

定 義 式

か ら

関 係

ける

   

19

F

1

19

1

lil

1

…・

………・

t・

44

 

厂II

状 態

つ い て の 仮

式は

34

に おいて

1

を 皿

で置 き

えて

O

よ うに

け る

   

L

la

il −

f

 

f

∂n δε1【

9ll

σ11{コ

δη

pd

ζ

d

ξ

           

6a

]1

 

 

tt−・

45 )

仮 想 仕 事 式 (

34

45

は すべ て の

仮 想 変 位 場

して 成 立 す

るの で あ る か ら

Illの

関 係 を

     

一 47 一

(6)

え て も よい

    

1

δ1! ”

i

==

T”

1

δul

 

一・

 

46

46

っ て

以 下

関 係

成 立

   

δ

9

1

=一

Tg

1

δ

9

…・

…・

………・

……・

47

    

δe睚

gu

δθ1

gl

                      

………

48a −

c

   

δrell

=一

δxi

 

δむ

嬰=

δη

1

34

45 )

2

お よ び

34

45 )

V2

(1

26

41

33a

40

48

43

46

37

を 用

いて これ ら を

変 形

す る と 以 下の

2

式 を

  

 

L

i4

i

・・

X

t

X

・・+

E

・+

E

d

ζ…

δ・ 1

        

f

。 ’

・・

− E

・+

E

ζ

d

ζ

i

・ δ

eI

  

 

  

 

  

x

E

− E

ζ

e

・ δ・・

  

 

  

 

  

・・+

E

ζ

… δ・・

        

f

σ・

d

ζ

葦・

t・

tt・

・・

   

L

1

ズ[

X

E

,+

E

E

・cl

ζ

tbb

δ

ei

        

E1

E

ζ

ζ

bδei

  

 

  

 

  

(・r 脱 ・

ζ

ζ

e

… 1

  

 

  

 

  

E

,+

E

・+

E

ζ

d

ζ

・bδ・・’

  

 

  

 

  

f

σ1・

ζ

d

τ…・

……

・・

仮 想 仕 事 式 (

49

変 化 率

量の

対 称 成 分

だ け を

50

逆 対 称 成 分

け を含

む。

柱 頂 点

に は

定 軸 力

n

し て い る か ら

次 式

  

 

f

・ipd

ζ

n

…・

…………・

………・

……

51

       

3

element

 

i

1

 

e

       

lNs

         :

element

i

o0 Φ 0    

0

o1o

T

  

lir2

       {

      ヨ

element

 

l

1

      

1

      3

1

°

1

°

ti

2

,、

9

L

。,。、、。n,

 

Q、,,

p

,e,e。、。

・.,

 

p

.・、、 ・。 ,

 

eval 。 。、・。 。 。・

   

st,e、s 、nd ・L・ai・

i

th

ll

y

・ ・s

 

48

      

I

      

l

49

5

 

式 中

E

,E

 

Es

は,

素 内 部

に お い て

ξ

軸 方 向

に も

ζ

に も

変 化

す る

し か し

こ こで は

,E 、

 

E

 

E

, を

各 層 要 素

内 部

し, そ の

Fig.

8

示 す

す る

ま た

ζ

につ い て

も各 要 素 内

近 似

ζ

ζ

丿

(島

要 素

図 心

の ζ

座 標

とす る

49 )

43 )

44

35 )

51

入 し

仮 想 節 点 変 位

1

δ

vi

意 性 を用

い るこ

よ り

対称 成 分

す る

節点

化 率 と節 点 変 位 変 化 率

との

関 係 式

の よ うに

け る

   

κ

1D

1

 

P7・

 

52 )

こ こに,

    [

K

T

pee

lf

Dex

lt

Dze

十 ∬

lxDMx

        

nl

)θ

][

 

 

一・

 

5

3

1

 

E

。+

E

,丿+

E

,丿

。,

,     ’

1

1

s21

El

E2

∫+

E3

9Ja

    ’

L

                    

”・

54a

− d

Ke

S

’  

i

Ei

E

E

 

g

,。、

    j

Ii

.=

 

21

Ew

E2

丿

一E3J

ζ

3

α,

  

1

 

lc

L

d

ξ

1

・el・

L

・.

d

ξ

D

・・

X

1

」囮

ξ

…・

55

lc

L

d

ξ

・・

fl

IC

L

・・

d

ξ

同 様

50 )

か ら 逆

称 成

分の

変 化 率

関 係 式

か れ る。

    

1

δ

1

Kb ]

1

歩bl

 

tttt

 

56

こ こ に

   

Kb

J

][

1

ε

Dee

1

Dex

十∬

Dxe

1

Dxt

        

nDe

J ]

 

 

−t…

 

57

   

f3

KEu

E

、厂

E

、、

a

      ∫

1

5.

5

1

1 :

S21

EI

E

,丿

E

Dg

,。、

,       1

1

1

21

EI

E

,丿+

E

,∫

9

,。、

      1

1 ∬

NS ’  

1

E ,

」+

E

,丿+

E

,」

ζ

i

。、

      丿

1

対 称 限 界 解 析

 (

58a

d

   

部 材 全 体

につ い て の

率方

  要 素 方 程

52

56

を 重ね 合わ せ るこ とによ り

部 材 全 体

に つ いて の

方程

られ る

   

la

E

Kf

lilf

 

 

−t・

 

59 )

   

1

々割

1

lb21

 

 

60

こ こ に

i

1

につ い て の

対 称 節 点 力 変 化 率

参照

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