• 検索結果がありません。

座屈前に幾何学的非線形性を有するシェル構造物へのRS法の適用

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "座屈前に幾何学的非線形性を有するシェル構造物へのRS法の適用"

Copied!
10
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

【論  文

1

UDC :624

.

074

.

4 日本建築学 会 構 造 系 論 文 報 告 集 第 390 号

・

昭 和 63 年 8 月

座 屈 前

に

幾 何

学

的

非線

形

性

を

有

す

る

  

シ

ェ

ル

構 造 物

へ

の

RS

法

の

適 用

正 会 員

  山

田

聖

志

*  

L

序  論

  RS

法 (

Reduced

 

Stiffness

 

Method

:座 屈 剛性低 減解 析 法)は

,

初 期不 整に敏 感な シェ ル構 造 物の座 屈 耐 力 を 評価す る た めの設 計 理 論の

一

つ で ある1)

。

  シェ ル構造 物の構 造 設 計 上に重 要な座 屈 耐 力の予測に 対して

,

施工 上不 可 避の初 期 不 整が大き く影響 す る可 能 性の あ るこ とは周 知 となっ ている

。

し か し な が ら, この 事実を構 造 設 計 上に合 理 的に反 映さ せ る考え方 (理論 ) につ い て の議 論は

,

こ れ まで必ずし も 十 分 に な さ れて い る と は言え ない

。

す なわち, 高 速で大容量 の計算機の普 及によっ て

,

様々な形 態の シェ ル構 造物の座 屈 問題 を解 くこと が可 能とな っ て き た が

,

そ こ で 得ら れ た 座屈 荷重 へ の初 期 不 整 敏 感 性 が どの程 度で あ り, そ の座 屈 安 全 率 をいく らにすぺ きか, に対す る工学的判断は未だに難し い課 題である。 現 実に は

,

初 期不整に最 も 敏 感 な問題 と み な さ れて い る完 全 円 筒 殻の軸 圧縮座 屈 問題で の座屈 実 験 下 限 値 を参 考にする などの方 法が用い ら れて い るよ う であるが

,

座 屈 耐 力 を あま りに低 く予 測 し す ぎ る と

,

建 築シェ ル構 造 とし ての力学的合理性, 経済性

,

美 観な ど を 著しく失 うこ とにな るで あ ろ う

。

 こ の 問 題に対 し て

,Arboc

♂ と Elishakoff31ら の グ ル

ー

プは,「国際初期不整デ

ー

タバ ンク」を設 立 して

,

シェ

・

ル構 造 物の初 期 不 整モ

ー

ドを統計 的に処 理 し

,

確 率 論 的 に座 屈 耐 力 を 評 価し よ う と試みて いる

。

この手法 は

,

デ

ー

タの豊 富な蓄 積 と 利 用 上の整備が な さ れ

,

さ らに

,

設 計 上 汎 用 性の ある確 率 論 的 座 屈解析手法が確立さ れるなら ば

,

極めて有 力な もの と なるか も し れ ない

。

し か し な が ら, 実 験 室レベ ル の小型試験 体の初期 不 整 測 定で さ えも そ れを 精 度 良く行うこと は 困難で あり4 )

,

実際の 大 型 シェ ル構 造 物で は

,

塔 状 サ イロ5 }な どでい くつ か報告は さ れて い るもの の

,

早 期に多くの デ

ー

タ は期 待でき ない

。

ま た, 大型 シェ ル屋根 構 造では

,

自重による た わ み は無 視でき ない オ

ー

ダ

ー

で

,

完成 時の形 状 測 定 値か ら初 期 不 整 成分の みを抽 出するこ と も困 難であ る と考え ら れ る。  

一

方

,

確 定 論 的ア プロ

ー

チ の中で最 近 特に注目 され は じ め た 理論が, 本稿で 主 題 と し て と り あ げ たRS 法であ * 東 北 大 学  助 手

・

工 博  (昭 和 63 年2月 工5日原稿受理) る。 こ の理 論は

,Croll

に よっ て提 案さ れ

,

実験を通 し て そ の有効 性が論じ られ てき た6}

。

文 献

7

)に は

,

RS 法 の応 用に関 す る 既往の研 究成果につ い て の詳し い解説が な さ れ てい る。

RS

法は

,

従 来の エ ネルギ

ー

原 理に基づ く座 屈条件式 上の剛性 (

Stiffness

)マ ト リックス か ら

,

シェ ルの座屈 後の不 安 定 性に寄 与 するエ ネルギ

ー

成 分に 対応す るもの を削 除 (Reduce )して定 式 化し, 有 限 要 素法や リッ ツ法などの数 値 解 析 手 法 を併用 して解を求め る もので あ る。 比較 的 簡 単な線 形 固有 値 解 析で済む と言 う利点を有して いる ため

,

各 種パ ラメ

ー

タ

ー

に対す る検 討が行いや す く

,

特に構 造 設 計の基 本 検 討 段 階に適 し た 手 法で合理的な設 計を可 能に す ると考え ら れ る

。

 し か し な が ら

,

こ の理 論の妥 当 性につ い て の議 論は, ど ち ら か と言えば座屈 前に曲 げ変 形の生じに くい条 件下 の シェ ルに対して行わ れて き た と言える

。

建 築 構 造 物と して使 用さ れ る場 合に は

,

境 界が拘 束 支 持さ れ た り, 荷 重が不均

一

に加わ ることな どに よ る影 響の結 果

,

座 屈 前 に生 ずる曲げ変 形が 必 ず しも無 視で きな い ため, RS 法 の採 用に際して は改 めて十 分 な検 討が必 要であると 考え られる。  以上の観 点か ら

,

本 論 文で は, まず, こ の種の座 屈 問 題に対 する

RS

法 適 用の基 本 的 考 え 方 を提 示す る

。

次に

,

部 分 円筒 殻の外 圧に よる座 屈 問題 を プロ トタイ プと して 選 び

,

RS 法に

.

よる弾 性な らびに弾 塑 性ク ライテ リ オン と非 線 形 数 値 実 験 結 果との比 較 考 察 を 行い

,RS

法 適 用 の有効 性につ い て言 及 する

。

 

2.

座 屈 前に幾 何 学 的 非 線 形 性 を 有 するシェ ル構造 物     への

RS

法 適 用に関 す る

一

般 的 考 察  シェ ル構造物の力学 的 特 徴は膜応 力 が支 配 的で あ る点 で あ る

。

し か し

,

大 空 間建築に シェ ルを利 用す る場 合に は, 全体座 屈に対す る曲げ応 力の影 響は無 視で き ない の が

一

般 的である

。

特に, 偏 平な部 分 球 形屋根や部分 円筒 形 屋 根などで は

,

形 状 初 期 不 整の ない

一

様な荷 重 条 件の もとでも

,

座 屈 前の荷 重

・

変 形 曲線に著しい幾 何 学 的 非 線形 性が み ら れる ことB )

・

9 )が 良 く 知 ら れて いる。 その た めこ の種の シェ ル の座 屈 問 題は

,Fig.

1の実 線の フロ

ー

の よ うに,   膜 応 力 理 論 を も と と し た古 典 的座屈 解 析

,

か ら

,

  座屈前の微 小 曲げ変 形を考 慮し た線形座屈 解析,

一 88 一

(2)

 

  C{oSSiCaL  Membrene  Anat 51s

乙o∂ゴ   个 1     。

/

L’ne°「Bendlng

 

An°しYSIs  Non

−

Llnear Ano しySIS

Pre ε

  

殉 s 加 吻   (qmendmen 十}

RedUced S†iffness Anqtysis

Fig

.

1 Theeretical analys 正s developme皿t 直n shell buckling

     prQblems

Fig

.

2 Load versus  deflection curves  for shell struc恤les

  

丶

い

↓

≠」

!

丶

丶

         

1

/        ,

’一、

      ノ      

、

、輔一’

  唱

 

’

Ac

†

UG

し

lde

〔】

Lised

絏

 

十

LQod

 

lmp

.

 

Effec

†

Fig

.

3 1dealised model  with  uniform  fundamental state

さ らに

,

  幾 何 学的非線形解 析

,

へ と 逐 次発 展して き た

。

各々 の座 屈点は

,Fig.

2

にスケッ チ で示す よ う に

,

荷重 変 形 曲 線 上の分 岐 点 または極 大 点と して与え ら れ る

。

今 日

,

こ の種の座 屈 問 題で は  や  の結果 は

,

厳密さ に欠 けるもの とし て, 構 造 工 学 上 と もす れば無視さ れ が ちで あ る。  

一

方

,

  の

RS

解 析は

,

  の古 典 的 座屈 解 析 を 設 計 上 の観 点から改 良 した手 法で

,

座 屈 前の基 本 状 態は 通常は 膜 応 力 状 態とし て仮 定され る。 この

RS

解析を座 屈前に 非線形性が卓越す る問題  と関 連づ ける ために は, い か な る考え方がで き るであ ろ うか

。

こ の疑 問に答え る た め

,

本研究で は

,

座 屈 前が膜 応 力 状 態で あるもの をシェ ル の 力 学 的 理 想 とみ な す意 味 で 理想 モ デル (

ldealised

Model ) と呼び, これを仲 介に し て両者を関 連づ け るこ と を試み る。 模 式 的に表すと,

Fig.

3 の よ うで あ る。 こ こ で は

,

縁か く乱 効 果と し て生 ずる座屈前 変形 を

,

理 想 ρ

      O  

犀; 犀+

wo

Fig

.

4 Effects of the eccentricity  in the axial 

leading

 Qn the

     deflection behavieur of columns

モ デル と しての

一

様 変形状態に

,

不 確 定な何ら かの不整 に よ る変形が加わっ た も の と し て評 価す る。 そ し てこ の 不整は

,Fig。

4に示す よ う な

,

軸圧縮を受け る柱の 座 屈 問題にお け る荷重の偏心 量に類 似し た もの と考え るこ と ができ

,

この意味で本研究で は そ れ を 「荷重 不整」と呼 ぶことにす る。 も し

,

こ の 荷重 不 整の効 果を あ るモ

ー

ド と 振幅を もつ形状初 期 不 整でキャ ンセル す るこ と ができ る な らば

,

そ の時古典的座 屈解析が再び意義を もつ こと になり

,

その結 果と して

RS

解析の有効性も期待さ れ る こ とにな るであ ろ う

。

す な わ ち

,

この種の座 屈 問 題 では, 形状 初期不 整の ない いわ ゆ る

Perfect

な状態に も

,

境界 拘束効果によ る何らかの荷重 不 整は存在しており

,

広い 意 味で初 期 不整 を有す る ものの

一

サンプルと み な すこ と ができ る。  以上の考察に基づ き

,

以 下に

,

この種の座 屈 問題の プ ロ トタイ プと して

,

外圧 を受け る部 分 円筒 殻の 座屈 問題 を と り あ げ

,

Fig.1

の  と  な ら び に  の関係を

,

定性

・

定量的に明ら かにす ること を試み る

。

 

3.

弾性 RS 臨 界値と 非線形 数値実 験 と の 関係  

3−1

 解析モ デル と し て の部分 円筒殻の座 屈 問題  母線長 さ

1,

曲率 半径 r

,

開角φ

,

厚さ tの 部分 円筒 殻 が

一

様外 圧 q を 受 け る 場 合 を 考え る

。

母 線 方 向

,

周 方 向, 面 外 方 向の座 標 をx, y, z と し, 各 方 向の変 位 を u, v, ω

,

応 力 を

Fig.

5の よ うに定 義 する。  こ の座 屈 問題に対して

,

これ まで理論 解 析 的

・

実 験 的 に い くつ かの研 究 成 果が報 告さ れて おり

,

そ れ らにつ い ての概 要は文 献

9

)の序 論で述べ ら れ てい る

。

こ の 問題 で の力 学 的 現 象の特 徴と して

,

母 線 方 向に沿っ た た わみ

一

89

一

(3)

秘

讐

Fig

.

5     My

扁

x

迩

一一

悼 仞;

aA

・

 

… レo       乞

・

nx

       

・

み

β

Notation and conve 猷重o皿 adopted  foτgeometry  and  in≧

ternal st「ess and moment  r6sultants

分布が半波 数

一

の モ

ー

ドであ ること

,

対称飛 移座屈が 主 と して生 ずるこ

.

と

,

その対称 座屈荷重が形状初期 不整や 境 界 支 持 条 件の相 違に敏 感で あ ること等が あ げ ら れ る1の。 こ れら既 往の研 究 成 果を踏ま え

,

本 研 究で は

,

変 形モ

ー

ドにつ い ては対 称 形に限 定してい る。  境界条件と し て は次式と す る。 これ はいわ ゆ る

SS3

とし て知られて い る もの で古 典 的な四辺単純支持 条件で ある。     

.

       

、

一      

、

 

 

 

w

−

3

耋

一

9

/

t

−

・

一

・

,

 a・

面

・

…・

7…

(

1

・ )

 

 

 

ω

一

穿

一

u

一

芻

一

晒

一

・…

ip

……

(

1b

) こ の 条 件は, 数 値 解 析上取り扱いやすい ば か りでな く

,

大型 シェ ル構造物に とっ て比 較的良い近 似を与え るもの で あ る と考え ら れ る。  

3−2

理 想モ デル につ い ての 座 屈 値ならびに弾 性RS      臨界値のスペ ク トル性 状  こ の場 合の 固有 値 解 析は

,

完全円 筒 殻の それ11)と極め て類似して い る。

Fig.

5のような部分 円 筒 殻が無 荷重状 態か ら(u

,

v

,

 w)だ け変位して いる場合を考え る と

,

そ の全 ポ テンシャル エ ネル ギ

ー

は

,

 

  

v −

S

.

1

” φ

J

[

”(M 。Xx +m .・.+2m ・・.・. .}

d

・

dy

 

    

+

壱

∬

T

(n.ex+n,ey+2・n。。e。。)

d

・

dcr

     

イ 丁

曜 蜘

・

……・

・

:

・

・

…………・

(2 ) こ こ で

,

(Mx

,

 Ms

,

 Mxs )は曲 げモ

ー

メ ン ト

,

.

(Zx

,

κ Y

、

.

x=v) は曲げひずみ

,

(n=

,

nu

,

 nxy)は面 内 応 力  (ex

,

 ey

,

・

exy) は面内ひずみで ある

。

座屈前の基本状態 と して

,

膜応 力 解は

,

    (η島n;

.

崘)

=

(0

,一

σt

,

0)

・

一

:

……・

……・

(3a )     (el

,

 e夛

,

鴫 )

ニ

(レσ/E

,一

σ/E

,

0)

……・

…

(3b )

一

90

一

た だ し

,

σ

=

qr /tはフ

ー

プ圧縮 応 力 度の大き さを意 味 し,

E

は ヤング係 数

,

り は ボア ソ ン比で 0

.

3の値 を用い る

。

 次に, 基 本 状 態か ら(

AU ,

 

A

”

,

 

AW

)だ け変 位し た状 態 を考え

,

この増分変 位に 対 して

,

面 内ひずみ は 2次 項ま で, 曲 げひずみ は線形項のみ を考慮する と

,

』

    exie 至十el十eI

・

・

…

 

4−・

・

…

 

一・

・

・

・

・

・

…

 

噛

幽

・

・

・

・

…

 (4a )     ey… e葺十 θ蚕十e;

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (4b )     exs≡ 鴫 +e無+磁

一

e蝕+e葺 ゼ

……・

一

(4c )     櫓 ≡ x蚕十zl

;

xl

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

tS・

一

・

…

 (4d )

   

π9≡ x;十xg= xl

・

・

曾

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

一・

一

…

 一

∴

・

+

・

・

…

 

「

・

・

(4e )     x=y≡ x蚕y十 zSy

=

κ

tly

 

”…・

…………・

・

………

(4f ) こ こで

,

{’ )と (” )は

,

増分変位につ い て の 1次と2次 の項を表す

。

応 力につ いて

,

同 様に

,

    ηx≡ n至十n垂十η:

=

nを十n茎

・

・

・

・

…

 

t・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (5a )     ny≡ π蚕十π多十n;

t…

 

t−・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (5b )     nxy≡ n至y十nSy十n: e

=

n2y十n茎y

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (5c )     Mx ≡ m 至十m 蠱

=

m 垂

・

・

−t・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

tt・

ttt

・

・

(5d )      My ≡ m9 十m ;

=

m ;

’

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (5e )     MxsimSy 十m をy

=

mly

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (5f ) 式 (

3

)

一

(5)を式 (2)に代 入し次 式の よ うに展 開 す る。      

V

= 

Vo

十

Vi

十

V2

十 脇十 硫

………・

…・

…

(6) 上 式の下付き添字は, 増 分変位に対す る次 数で あ る。 エ ネル ギ

ー

の停 留原理 より座 屈条件式とし て は 2次の増 分 ひずみエ ネルギ

ー Vi

に対して

,

    δ

V2=

=

O ・

……

∵

……・

…………・

…・

…・

…・

……

(

7

> こ こで

,

 

、

 

.

   

、

     

噛

     γ2= 防。十

U

,

k

十

Vtm…・

…・

………・

・

……

(8>

 

 

.

協 一

者

ゴ丁

臨

・

嵐

・ ・ml .・

i;

)

dXdSi

     

…

 

4−・

…

 

一

■

…

 

■

一

・

・

…

 

J・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (9a >

   

u

・・−

ix

’“

f

’ (t・

S

・!・嘱 ・

2

晦 ・翁)

d

・

dy

          ・

・

・

・

・

・

・

…

 

:

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

(

9b

)

 

  

v

・

・

−

e

.

f

, ”“

f

, ’ (・:eS+n;・;+磁・⇔岫                

…・

…・

…………・

……・

……

(9c )  ひずみ

・

変 位 関 係 式と しては

,

良く知られた ドンネル 型 を 用いる

。

     

、

    ∂2AW    

.

    ∂tAW    

.

    ∂tA ω

   

Xx

=一

∂コc・ ’ Xy

=一

∂y・ ’ Xxe

=一

∂x∂y      

……・

…………・

・

…………

(10a )      

,

  ∂

AU

   

,

  ∂

AV

 

AW

   

θz

=

万

・

ρ・

;

「 爾

一

7

・

   

el・

・

 

}

(

∂

AU

十 ∂

AY

∂y  ∂x

)

……一 ・

…・

…・

…・

・

(・・

b

)

   

・ニ

ー

去(

∂

AW

∂x

)

2

・

e;

−

e

(

笥

)

z

…・

…一

(… )

(4)

O         O 8           6    

」

2

Φ

E 歪

瑁

氏 O         D 4        

 

Z 忠

⊇

 

6 Φ i D   1   (∂n)cm

   !

oC

 

I

   

L

      c       

、

  

一

一

〇〇    

一

一一

一

鹵

a*       匚 o*

 

l

     

t

3 29 毎 匡 茜

」

き 凵 4 塑 U2b 56an7       0        3  ‘  5

「

6 ∂n7

Fig

.

6 Spectra of critical loads and incTemental energies  of the

     idealised bifurcation medel

,

 for Z

=

1000 and m

=

1

応 力

・

ひずみ関 係 式は

,

    m を

=

D(xl 十り 疋

9

,

 m ;

≡

D(痴十 vxl )

,

    m !。

=

 

D

(1

一

レ}晦

一 …・

・

一 ………・

・

……

(

11a

)      nS

=

J(el 十 レe告)

,

 n∋

=

J(e∋十 ve を)

,

    η翁

=

」(1

一

のe垂s

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

一…

 (11b )    n茎

=

=

J

(eZ十 ve ;)

,

垢= 」(e9十ve 墓)

…・

…

(

11

 c ) こ こで,

   

」=

E

診/(1

−

yt),

 

1)

=

Jtt/12

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

(

12

)

 

式 (

3

)と (

8

)

〜

(

11

)を 式 (7)に代 入 する と

,

境 界 条 件 (

1

)を考 慮し た解

 

 

 

Au − A

:n ・ ・s

擘

…

咢

……・

・

…一

(

13

・)

 

 

 

AV−

・昆・s血

罕

・・s

響

一 ・

…・

…・

(

13

 

b

)

   

・

田

一

△躍

・

s 

孥

・血

響

……・

………

(

13

・) に対し て

,

固有値 として座 屈 荷 重

,

固 有ベ ク トルと し て (

Ak

。

,

△翫

,

△紛 を求める こと がで き る

。

こ こ で m と n は各々母線 方向, 周 方向の半波 数を表す。  無次元化荷重 係 数 を

   

Q

= qrl

’

/(π2D )

一…・

……・

…・

…………・

……

(14 ) と定義す る と, 座屈値

Qf

は    

Qf

;T

/(an )i

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

t・

・

(

15

) ただし,    

T =

S十12Z !mV 〔π4S )

…

 

…・

・

…・

1

”

…………

(16)

    S =

lmt

+(an 〕tlt

・

・

…・

・

…………・

……・

………

(17)    α

;l

/(rdi);アスペ ク ト比

………・

………・

・

一

一

(18>

   

Z

=

(1

_

v: )}

12

/(

tt

};

Batdorf

形 状 係 数

…・

”

(19 ) Fig

.

7 AW Cr iヒi⊂aし Mode   l

;

tll

繍

Imp

,

 Mode :x

=

tt2 y deting  Path f φ1〔n〔

−

1 }

蠕

。, A   

OC

−

1

.

42 E

−

2

.

OO G

−

2

.

05 K

−

4

.

00

    

w°

   

喘 、

 

至

Three

・

dimensional view  of non

・

linear paths in the case of Z

=

1000 and a

=

=

1

.

0

,

 showing  mode  couplings  of deflection components  in harmonic (m

,

 n)

=

〔1

,

5)and (1

,

3)

(5)

式 (15>は m ,n に対し て スペ ク トル性 状を示 すが

,

そ の 最 小 値 が 求め るべ き古 典 座 屈値で あ る 。 正 の整 数値 m に対 し て

,

式 (15)

.

は増 加 関 数 なの で

,

母 線 方 向座 屈 半 波 数は me

=

1で あ るこ と が わ か る。 得ら れ た解を 式 (9)に代 入す ると

,

次 式が確認で き る。      

Ub

十

Utth

十

QF

(∂

1

〜「2

冊

/∂

Q

)=

0 −・

・

・

・

・

・

・

…

 

一・

一・

・

(20 )  式 (15)に お い て ア スペ ク ト比 α の効果は常に n と の積で表れ てい る

。

そこで

,

(an )を 連続 変数と し て扱 う と, 各エ ネル ギ

ー

成分 は

Fig.6

の よ う なス ペ ク トル と し て得られ,

Qf

の最小値は完 全 円 筒 殻の座 屈 値

Q

。 に

一

致す る

。

 

RS

条 件式 を考え る 場 合 に は

,

座 屈 後の耐力の低 下に 関係する増分ひずみエ ネル ギ

ー

成分が ど れである かを考 察す ること が重要で あ る。

Batista

&

Crollii

)は

,

外 圧 を 受 け る 完 全 円 筒 殻の 場 合の こ の 点に関する詳し い考 察 を行っ てい る

。

こ こ で扱う 理 想モ デル の座 屈 問題で は

,

RS

適用手法は そ れ と まっ た く同

一

と み な せ るの で

,

式 (20)の

Utm

を 削 除 して次 式 を用い ること と す る。      

U2b

十

Qr

(∂

V

,./∂

Q

)

=

o

…・

…………・

…・

……

(21) 醒 は求め るべ き

RS

臨 界値で式 (

20

)(

21

)より

,

     

Qr

= =(〜

fU2

,/(

U

!b十こJ2m)

=S

/(α η}2

・

・

・

・

…

 

9・

・

…

 (22) こ の ス ペ ク トル性 状 もFig

.

6

に併 記し た。  

RS

法の 適 用に当た り特に重 要な問 題に

,

そ の臨 界 モ

ー

ドと して ど れ を採 用 すべ きかi2)がある

。

こ の モ

ー

ド 選 択は RS 解 析 自体から必 然 的に定 まるもの で は ない

。

軸圧縮を受け る完 全 円 筒 殻の座 屈 問 題に対して

Croll

ら13 }は

,

実 験での 変 形 測 定 結 果か ら古 典 的 座 屈モ

ー

ドと 異な る もの も考 慮す る 必要が あ る と考え

,

RS 値の ス ペ ク トルの最小 値を臨界値と す る よう提 案して い る

。

これ に は

,

その 問題 が初 期 不整に非 常に敏 感で あるとい う事 実が密 接に関 連して い る

。一

方, 外 圧 を受け る完 全円筒 殻11〕では

,

初 期 不 整 敏 感 性は中程 度であるとさ れて お り

,

実 験 結 果を踏ま え て, 古 典的座 屈波数と同じ もの に対す る RS 臨 界 値 を採 用して い る

。

本 研 究で は, この点に関 しては後で述べ るよ うに

,

形 状 初 期 不 整 を考 慮し た幾 何 学 的 非 線 形 数 値 解 析 実 験の結果を用い て考察する。  3

−

3  非 線 形 数 値 実 験 とその考 察  前 節で示し た

RS

理 論 を検 証 するこ とを 目的 として, 形 状 初 期 不 整をパ ラ メ

ー

タ に非 線 形 数 値 解析 を行っ た結 果 を示 す。 初 期た わみ w ° を考 慮し た ド≧ネル型の ひず み

・

変 位 関 係 式は

,

      ∂lw       ∂2w        ∂2w

   

Xx

=}

証

’

Xy

=一

房

’

Xxy

=一

∂x∂y               

・

・

…

 

tS・

…

 

一

一

・

・

…

 

−t・

・

−t・

・

・

・

・

・

…

 (

23a

)

 

  

e.−

9

:

1

・

誓 器

・

擔

γ

……・

……

(

23b

)

 

  

・・

一

誇

争

署

寄

・

去(

迦∂ y

)

2

・

……

(・

3

・ )

 

  

e・ ・

−

9

(

晝

彭

+

晝

器

+

誓

含

署

・

窪

蟹

 

   

 

・

譲

罪

)

・

…・

・

一 …・

・

…・

・

…一

(・3d )  数値解析法と し て は, リッ ツ法とし て良く知ら れて い る解析 的 近 似 解 法 を用い るll)。 そ の際に用い る仮 定 変 位 関数 と して は,

.

式

C1

)と (13)を考 慮し て

,

 

 

 

・

一

認

一

諏

.

・一 ・・s

響

…

黌

       

・

…

 

t・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (24a )

   

・  

具

濕

.

・一 ・

i

・

警

π ・ ・S

黌

              

・

・

一・

・

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

t−・

tS…

 (24b ) [mp

.

Mode ;x

=

”z  [ o Cr

層

tl

⊂

邑

[Mode

一

璽Q        

−

5         0         5        10        Wl 3

 Fig

.

8 Piessure velsus  total deflection in吐amonlc {m

,

 n〕 

=

=

      〔1

,

3)

,

in the case of Z

≡

500 and α

=

1

.

0

      o    Z

=

1000

,

 ∂=1

,

犀m

“

涯

=−

2

,

00 ・・eb・…   03 、 馨

蠢

・2 ズ

量

  016

龕

    o                                      

−一

→        

−

O

.

4  

_

    

−

0

、

2         0       喝

,

5

  Fig

.

9 Loss of  me 血brane energy  afしer

        bucklin9

(6)

・

一

暴

認

.

・一 ・血

撃

…

咢

         

・

……一 ………・

…………

(24c ) 形 状 係 数

Z

が大き く なる ほ ど変 位モ

ー

ド は高 次 分布形 に な るので, 仮 定 変 位 関 数の項 数を そ れに応じて決める 必要が生 ずる

。

本 研 究の対 象 範 囲で は

,

高々

,

u

,

 v に つ い ては 22 項, ω につ い て は 16項の 合 計 60項 を と る と

,

十分 な解の収 束 がみ られ た。  リッツ法による定 式 化につ い て は文献

14

)に詳しい

。

結果と し て得ら れ る連立 三 次の代 数 方 程 式 は

,

ニ ュ

ー

ト ン

・

ラフ ソ ン法と増 分 法を併 用す ることで逐 次解が求め ら れ る

。

さ らに

,

増 分パ ラ メ

ー

タ を小さ く と ることによ り, 各ス テ ッ プ ご との増 分 変位と 増 分ひずみエ ネル ギ

ー

成 分の近 似 量が計 算で き る。  形 状 初 期 不 整 ω゜の分 布 形につ いて は

,

初 期不整のな い

Perfect

殻の 線形 曲げた わみ モ

ー

ド を 正 〔

W

畆x 曇 wXax/

t

>

0

)と して仮 定した。 そ の理 由は

,

 Perfect殻の 変形に は すで に

Fig.

3の よ うな荷重不整 の効果が含ま れてお り, それ をで きる かぎりキャ ン セ ル し や すい分布 形と し て

Wkx

く0の モ

ー

ドが同 時に考え ら れ る点に あ る

。

こ こ で の非 線 形 数 値 解 析は

,

上 述 の we の設定の も と で行わ れ, 模 型 実 験と類 似の位 置づ け ができ るの で

,

こ こで は それ を数 値 実 験 と呼んで RS 理 論と区別し てい る

。

 数多く の非 線形 数 値 実 験か ら形 状 係 数 Z 

=

=

ユ000 と

500

の例 を選び,

Fig.

7とFig

,

8に示 す。 横 軸の変位成 分

Wmn

は形 状 初 期 不 整 を 含む量で

,

殻 厚 単 位の無次元 量で ある

。

 

Fig.

6の

Z 二

1000 の理 想モ デル で は

,

ア ス ペ ク ト比 が α; 1

,

0の と きの周 方 向 半 波 数はn

;

5であ る

。一

方

,

n を連 続 量と み な し た と きの最 小座屈 値を与え る周方 向 半 波 数をnC と定義す る と

,

 

Z =1000

はnC

=4.9

で あ る

。

Fig.

7の非線形 数値実験結果で は

,

葡重不整と等価な効 果を与え る と予 想さ れ た形 状 初 期 不整振 幅

WX

。x ≒

−

2

.

0 (曲 線

E

や

G

)の場合

,

座 屈点での増分た わ み

AW

(座 屈モ

ー

ド)は

,

図 中に示し た よ うに周方 向半波 数5の分 布 形と なっ て い る。 曲 線

G

の座 屈 点での (m

,

n)= (

1,

5) モ

ー

ドの各 増 分ひずみエ ネルギ

ー

成 分を

,

理 想モ デルに 対 す る式 (9a )の成 分 値 膿 騨 との比で表し

,

理 想モ デ ル と比 較し た結 果

,

次の よ うに両 者に は良い

一

致が確 認され た

。

              非線形 数値実 験 (

G

):理想モデル

U

,b/醐 ea

u

蓋n/【場ea 醒飛/酷 忠 ea U瀦/[醜ea    

QC

0

.

890

.

220

.

000

.

0334

.

4   1   0

.

Z3

−

0

.

02   0

.

03  34

.

3

こ こ で び翫

,

〔

1

瀛

,

び瀦 は 式 (

9b

)の 第

1,2,3

項 を 意 味する

。

 以 上の結 果か ら

,

荷 重 不 整 効 果を キャンセ ルする の に 殻厚の約 Z倍 程 度の形 状 初 期 不整振 幅を 必要と し ている こと が わ か る

。

す なわ ち

,

こ の種の問 題で は荷重不整 効 果が極めて大きいこ と を定量的に確認で き た

。

その効 果 が対 称 形に作 用して い ること が

,

既往の実験で座屈モ

ー

ドが対 称 形で観 察され やすい ことに関係す る と考え られ る

。

 座 屈 直 後に面 内 増 分ひずみエ ネルギ

ー

成分 (剛性 )が 失わ れて行く様子 につ い て は

,Fig.

9に 昭   ;

−

2

.

00 の 場 合を例とし て示す。 座屈 後にまず

Ufm

が急激 に低 下して い る こと が注 目さ れ る。  

−

2

.

04〈 W 撫 く

一

1

.

42で は

,

2つ の極 大点が み られ た

。

最初の極 大 点 を 与える座 屈 値は

,

曜   が

一2.04

よ り わずか に大きく なると 急 激に低 下 する。

W

撫

=−

1

.

42 は 漸 近 と して の座屈 下 限値

QE

=

17

.

9を与え

,

その 座 屈モ

ー

ドに は 周方 向 半 波 数がほ ぼ (nC

−

1)と み な せ る 成分が卓越す る よ う に な る

。

今

,

こ の モ

ー

ドに対す る RS 臨 界値を礑 と お く

。Z =

1000 で は

Q

套

=

17

.

3であ り先の

QE

に良く対応し て い る (卓 越 成 分に関す る 分 析 に は

,

中央円弧線上での周 方 向に沿っ た たわみ形を有限 区 間の 波と考え

,

その パ ワ

ー

スペ ク トル解 析を行っ て参 考に し た)。  

2

番目の極大 点は

,WM

。x の変 動に鈍 感で

,

その座 屈 モ

ー

ドに はnC に近い周方 向 半 波 数の成 分が卓 越し て い る。 こ の nC が与え る

RS

臨界値 を

Qr

と定 義 する と

,

曲線

A

の

Perfect

殻の座屈値はこれに非 常に近い値で

,

その座屈モ

ー

ドも Fig

.

7中に示す よ うに nC 成 分が卓越 して いる。  

W

撫 を

一2.04

よ りもさ ら に大き な負の値に して い く と

,

座 屈値は大き く低下し (曲 線K ), 座 屈モ

ー

ドに は 再び〔nC

− 1

)に近い成分が卓越す る ようになる。  

Fig.

8

は a=

1,

0

で

Z

= 500の結 果である

。

こ の理 想 モ デルの周方向座 屈半波 数は n

=

4で与え られ

,

非 対 称 形を意 味し ている

。

n を運 続 量 とみ な し たと きの座 屈 モ

ー

ドnC

=

4

.

1で あ る が

,

 

Perfect

殻 (

A

)の座 屈モ

ー

ド

AW

に は (nC

− 1

)の成 分が卓越 して い る

。

そ し て,

WXax

が 正に対す る座 屈 下限値は, 

Z =

10eoの場 合とは 異な り (nC

−

1)に対す る

Q

言に近い 値 となっ てい る

。

  Fig

.

10

に弾 性 解析結果を ま と めて示す

。

非線 形 数 値 解 析 結 果のう ち

,

白の丸と 三角 印は 周方 向半 波 数 を連 続 量 とみな した と きに座屈モ

ー

ドnCが卓 越し た もの

,

黒 の丸と三角 印は (nC

−

1)に対する もの で ある

。

本 問題の 場 合, 荷 重不整が周 方 向 波 数モ

ー

ドを より低 次に す る よ うに寄 与 するこ と か ら

,

設計用 座 屈 下 限 値と し て は (nC

−

1)に対す る RS 臨 界 値

Q

妻を と るこ と が推 奨され る。 その 近 似 式は

Fig.

10の 直線で示 した次の式 (25 ) で与え ら れ る

。

一 93 −…

(7)

10

Q

  

4

Fig

.

10 Elastic lower bounds pf partial cylindrical  shells  under  externa 皇pressure

    

Q

套

=

10lo

’

sso

幽

]eg  z

−

o

’

4iS ,≧4

・

・

…

 

−t・

・

・

…

 

』

・

・

・

・

・

・

・

…

 

曾

・

(25)  以 上, 荷 重不整の 効果に関す る検 討が必 要とな るもの の,

RS

法が こ の種めシェ ル構 造 物に も有 効であること が示さ れ た

。

ま た

,

そ の

RS

臨 界 値は殻 厚オ

ー

ダ

ー

の初 期不 整 振幅に関す る もの であ ることも 明ら か に しな

。

こ の程度の初期不整は

.

建築や土 木に お ける大 型シェ ル構 造物に とっ て

,

過 大す ぎるもの で は な いと考え ら れ る

。

 

4.

弾塑性 RS 臨 界 値

 

弾性

RS

解 析モデル を使っ て弾 塑 性 崩 壊 荷 重 (弾塑性

RS

臨 界値 )を求め る提案は

,

 

Croll

に よ る 研究15}

・

16} に 詳し く 述ぺ ら れて いる。 Kawamoto &

Yuharai7

)はこの 方法を リング補 剛 円 筒 殻に適 用

.

し, 実 大 実 験な らびに諸 外国の設計規 準値と 比較す る ことにより

,

弾 塑 性

RS

臨 界 値が よ り合理的に座 屈 耐 力を評 価する こと を 明ら かに し ている。 こ こ では

,

まず

,

文 献16)の定 式 化 をその ま ま外圧 を受ける部 分 円 筒 殻の座 屈 問 題に適用 して, 殻

面の

一

部が最 初に縁 降 伏 する (First 

Surface

 

Yield

)荷 重値を求 め

,

それ が非 線 形 数 値 実 験 結 果に対し安 全 側の

       a

評 価を与えること を確認 する。 次に, 塑 性 崩壊を よ り合

理 的に評価す る ク ライテ リ オンと して

,

殻 面の

一

部が最

初に全 断 面 降 伏す る(

First

 

Full

 

Plasticity

)荷重を求め

,

部分 円筒殻の設計用資料を提 示す る。  4

.

1 縁 降伏荷重に関す るRS 解 析と非 線 形 数 値 実 験      結 果と

’

の比較

 RS

弾性体と して

,

 Fig

.

11の概 念 図の よ う な

一

点鎖

ec

 

bi−linear

モ デル を 考え る。 これをこ こで は

Perfect

RS

モ デル と呼ぶ。 次に Imperfect 

RS

モ デルの形状初 期 不 整 げ を

,

Fig

.

 11の ように, 荷 重 不 整の効 果を キャ ン セ ルす るのに必 要な初 期 不 整 蝿 と

,

実 際の初 期不整 w°との 和と して考え る

。

こ のと き

Imperfect

 

RS

モ デ ルの座屈 前 変 形に は

,

周 方 向 半 波 数n* を もつ

RS

臨 界 モ

ー

ドω。r が卓 越す る と考え

,

そ の荷 重

・

変 形 関 係 を 次式で仮定す る。     ωcr= z罐 。

Q

/(

Q

*

−

Q

〕

…・

・

一 ……一 ……・

…

(26 ) 荷重

Q

は式 (14)の よ うに無 次 元 化 されて いる

。

  膜 応 力によ る面 内 応 力 成 分は式 (3a )で ある

。

付 加       o

  

o

 

 

 

 

 

 

 

 

 

e

閏

a

幽

      (a)                                     (b>

Fig

.

11 (a)Interaction Qf geometrically imperfect elastic  behaviour with ξirst surface  yield ln しhe case of load

.

    induced

・

imperfect shells

,

 with (b)associated  etastic and elasto

−

p且astic imperfection sensitivity

一 94 −.

t

(8)

曹

4

薗

3

ヤ

2

−

”

 

,

9

) 12

ぺ

1

 

,

b

)

 Fig

.

12 Typica且results  of  non

−1

重near e且astic numerica 且 experiments  for Z

=

200 and α

=

1

,

0;〔a)Pressure versus

       total deflection in hamonic (m

,

 n)

=

(1

,

3);(

b

)Pressure versus  the maximum  of non

・

dimensional function         F 曲げ応 力は周方 向成分の み考慮 す る と

,

 

 

 

Mycr

− − D

(

 ∂ t ω, 。 ∂ 2 ω,7 v ∂、,・ + ∂y・

)

…・

……一

(・7) こ の とき

,

殻の 縁応 力 度が降 伏 応 力 度 ar に達す る 条 件 と して,

   

1

−

・土(

6

/

t2

)m 。。 。

1

一

σ,

・

t・

……・

……・

…・

tt…

(

28

) 上 式よ り

RS

縁 降 伏 荷 重

QFsy

として,

   

命・・

−

1Q

・ +・+

Q

,Q,         

一

  (

Q

*十 P

−

←

QSQH

)2

−

4(〜拳

Qsq

」{卜

・

・

・

…

 (29) ここで

,

QSQH

は 理想モ デル が膜 応 力の ま ま降 伏する い わ ゆ る

Squash

 

Load,

 P は初 期 不 整 振 幅

W

言r (ii W含,/t) の関 数で,

   

Q

躑

=12

(

Z

/φαπ)2(σ,/

E

)

・

・

………

(30 )

   

ρ= 6W ぎrlv 十(an *)2ト

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 t−・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 

(31)

 

非線形 数 値 実 験で

QFsv

を 求め る に は, 各ス テッ プご と に殻厚の両 縁 (z

=

±

t

/2 )の応 力度分布を計 算し て

,

次の無次元化さ れ た ミ

ー

ゼ ス の降 伏 条件を満足 す る か否 かの判 定を

,

殻 全 面で行う必要が あ る。     F ≦

y =

(

Q

、QHπ 2 /12)2

一 甲

凾

・

…………一 ・

…・

・

(

32

)     F

=

=

(Nx±Mx)2

−

(Nx±

Mx

)(

Ny

士

Mv

>        十(Ny:ヒM”) z 十3(Nxy:ヒMxy) 2

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (33 ) た だ し

,

  

 

(塩 馬 晦 )・

論

、(・。

,

・y

,

・n。y)

…・

・

一…

(・4・)        

lt

     (

Mr .

 

My,

 

Mxy

)i1                    (Mx

,

 My

,

 Mxy )

・

・

・

・

…

 (34 

b

)       2Dt 関数 F の最大値の 変化の例を Z

=

200

,

α; LO につ い て

Fig.

12

に示す

。

こ こ でヤ ング係 数

・

降 伏 応 力 度 比に つ いて は

E

/σr

=875

と し ている。 その最 大 点は

,

中 央 点の ほ か に, 境 界 上や た わ みの最 大振 幅点な ど

,

荷 重レ ベ ル や初 期 不 整 振 幅 レベ ル で複雑に変化 し た

。

Fig

.

12 は

,

そ れら を

一

括し て

一

つ の曲 線で示し ている

。

ところ とこ ろで不 連続 的 性 状が み ら れ るの は

,

F 値の最 大 点 が大き く移 動し た時 点に対 応してい る

。

  Fig

.

 13に z

=

200 と500の

QFsT

を示す

。

雌.に関し て は

,

非 線 形 数 値 実 験 結 果 を も とに,

t

の  

.

5− 2.0

倍 とし て計算を行っ た。 また弾 性

RS

値

Q

* に っ いて は,

Q

套(n*=・nC

−

1 )を採 用し たが, 

Q

尹(が

=

nC)を採用 し た場 合につ い ても参 考 とし て示し てい る

。

 非 線 形 数 値 実 験 結 果の 中に は,

Q

ナを 用 いた

QFsy

よ り も低い場 合の例 も見ら れ る

。

本問 題で弾塑性

RS

臨 界値 を考える場 合に は

,

弾 性

RS

の場 合と同様

,

周方 向半 波 数 が = nC

−

1に対する

Q

言を用い る の が適当で あ る と 考察さ れ る。  

4.

2RS

モデル の全 断 面 降 伏 荷 重  塑 性 崩 壊 を考え る場 合

,

縁 降 伏 荷 重はあま りに安全 側 の数値を与え や すい。 こ こ では

,

より合 理 的な崩壊の基 準 値と し て

,

殻面の

一

部が全 断 面 降 伏 する最 初の荷 重

QFFP

に関して

,

定量的 資 料を示す

。

外圧 を受け る部分 円 筒 殻の座 屈 問 題に おい て, 先に設 定 し た

Imperfect

RS

モ デル に対 する全 断 面 降 伏 条 件 式は, 次 式の

QFEP

に関す る3次 方 程 式で表さ れ る

。

   

(

Q

… ) s

−

,

Q

・ (

Q

… ) t

−

(

1

+

号

・

)

(

Qsan

)・

QFFP

       

−

←(

QSQ

睫) eQ *

;

O

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

 (35)

        ダ

開 角 φ を30

°

,

60

°

,

90

°

として

,Z

に対 する

QFFP

の変 化 を

Fig.

14にま と めて示 す

。

残る独 立な形 状 係 数 α につ い て は

,

式 (22)か ら半 波 数 が との積で論じ られる の で

,

α

=

1

.

、

0を代 表 値に選ん だ。 この と き

,Z

が約 1000 以上では

,

耐 力は弾 性 解 析で ほ ぼ評 価で き ること が わ か る

。一

方

,

設計上 興 味 深 い

Z

・

=

100

〜

1000で は

,

QFrp

に対す る

Z ,

φな ら び に初 期不 整

W

  の影 響が極め て 大きい こと が明ら か に なっ た

。

 

5.

結  論  本 研 究で は, 非 線 形な座屈 前 変 形 特 性を もつ シェ ル構 造 物に対して

,

座屈 前 膜 応 力 仮定の理 想モ デルを設 定す るこ

’

とに よ り,

RS

法が適用で き る 可能 性に つ いて論じ

一

95

一

(9)

20 OFSY 10 Z = 200 ∂

=

1

辷

ヰ σ 50 犀 “ ト Numerical Experir了vent

  岬

畝 O   O ロ 

ー

0

.

88 △ 

−

1

.

62 20

Z 三

500 ∂

昌

1

嵯

1

・

0 丶 2

・

Os

、

      、

a

,5Y

   

10 Nume 「lcal Experlment       e    WmVax 口      1

.

11 0   0 △ 

−

6

,

66       O        O

    

・

   

・…

   

Φ

 

・。 °

     

 

°                     (a )      (b >

Fig

.

13 Co皿parison of the first surface yield loads of reduced  stiffness models  with  those ef no皿

一

linear numerical

      expeTiments (E/σr

=

=

875} 100

o

10 1

  

Fig

.

14 Parametric plot of lirst full plasticity fo匸 various  centra 正angles φin the case of α

耳

1

.

0

たもの である

。

すな わ ち

,

まず 最初に, こ の種の座 屈 問 題に対する

RS

法 適 用の基本的考え方 を提 示し た

。

引き 続い て, その仮 説に従っ て, 外圧を受け る部 分円筒殻の 座 屈 問題 の弾性 な ら びに弾 塑 性 RS 解 析を行うと と も に

,

そ れ らの結 果と リッ ツ 法 に よ る非 線 形 数 値 実 験 結 果 との比較を行 っ てその妥 当 性を論じ た。そ こでは

,

形 状

・

境 界

・

荷重 条 件は比 較 的 単 純な

.

もの に仮 定され て い る が, よ り複 雑な条 件へ

RS

法 を適 用 する際の基 礎 的 資 料 になる

と

考えられ る

。

様々な条 件 下で RS 解 析を行い

,

そ れ らと既 往の実 験 結 果や 設 計コ

ー

ドとの 関 係 を 調べ る こ とは

,

今後の 極 めて興 味深い課 題で あ る

。

  謝   辞  本 研究は

,

.

昭和 62年 度 竹 中 育 英 会 建 築 研 究 助 成 金で 行っ たg 研究 を 進め る に当た り

,

英 国ロ ン ドン大学

一 96 一

(10)

UCL

校

James

 

G .

 

A ,

 

CROLL

教 授に有 益な示 唆 を頂い

た

。

参 考 文 献

1> Croll

,

 

J.

 G

.

A

.

:Tewards simple  estimates  of shell 

buck−

  

ling leads]Der Stahlbau

,

 Vol

,

8

,

 pp

.

243

−

248

,

1975

,

2) Arbocz

,

 

J,

;Shell stability  ananlysis :theory and prac

.

  tice

,

  Proc

.

  IUTAM  Symp

.

  on  Collapse

,

  London

,

   Cambridge  Univ

.

 Press

,

 pp

.

43

−

74

,

1983

.

3) Elishakoff

,

 1

.

;How to intToduce the imperfection

.

  sensitivity concept  into design

,

 Proc

,

 IUTAM  Symp

.

  Q皿 Collapse

,

 London

,

 pp

.

345

−

357

,

1983

.

4> Yamada

,

 S

.

,

 Uchiyama

,

 K

.

& Yamada

,

 M

.

;Ex

−

  perimental investigation of  the buckling of  shallow

  spherical  shells

,

 Int

.

 

J.

 Non

・

Linear Mech

.

,

 

Vol.

18

,

   pp

.

37

−

54

,

 1983

.

5) 内 山和 夫

,

ほ か :サ イ レ

ー

ジ用タワ

ー

サ イロ構造設 計マ

  ニ ュ ア ル

,

畜 産 用サイロ構迄研究会

,

1987

.

6) Croll

,

 

J

.

 

G ,

A

.

&Batista

,

 R

.

 C

.

:Explicit lower bounds

  for the buckling of axially  loaded cyli皿ders

,

 Int

.

 

J.

 

.

  Mech

,

 Sci

.

,

 Vol

.

23

,

 pp

.

331

−

343

,

1981

.

7} 山 田 聖 志 :Reduced Stiffness法によ る シェ ル構 造 物の設

  計

,

東 北 大学 建 築 学報

.

第27号

,

pp

.

113

−

129

,

1988

.

8) Budiansky

,

 B

.

:Buckling of  clamped  shallow  spherical

  shells

,

 

PrQc.

 

IUTAM

 Symp

.

 en the Theo【y of Thin   Elastic Shells

,

 Delft

,

 Holland

,

 pp

.

64

−

94

,

1959

.

9) 内 山 和 夫

・

山 田 聖 志 :The。retical  studies  of the buck

・

  ling and  nenlinear  deflectien behavior of clamped  par

−

  tial cylindrical  shelts under  external  pressure

,

日本建築

10) 11) 12) 13) 14) 15) 16) 17) 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集

,

No

,

364

,

 pp

.

80

−

90

,

1986

.

山田聖 志:外圧 を受ける部 分 円 筒 殻の座 屈性状に及ぼ す 初 期不整の影響

,

第37回応 用 力 学 連 合 講 演 会

,

pp

.

139

−

142

,

 1987

,

Batistat R

.

 C

.

& Croll

,

 

J

.

 G

.

A

.

:Adesign  approach  fer unstiffened  cylindrical  shells under  external  pressure

,

Proc

.

 Int

.

 Conf

.

 on  Thin

−

Walled Structures

,

 pp

.

299

−

319

,

 1979

.

Zintilis

,

 G

、

M

.

& Croll

,

 

J.

 G

.

A

.

:Pressure 

buckling

 of end  supported  shel 且s   of   revolution

,

 Engrg

.

 Struct

,

, Vol

.

4

,

 pp

,

222

−

232

,

 1982

.

CroH

,

 

J.

 G

.

 A

.

 & Ellinas

,

 C

.

P

、

:Reduced stiffness axial load buekling of  cylindeTs

,

 Int

.

 

J.

 Solids Struc

−

tures

,

 Vol

.

19

,

 pp

.

46ユ

ー

477

,

 1983

,

Yamada

,

  S

.

& Croll

,

 

J.

G

.

 A

.

;Non

−

lineaT 

buckling

response  Qf pressure loaded cylindrical  panels and  its

interpTetation for design

,

 Techno1

.

 Rep

.

 Tehoku Univ

.

,

Vol

.

52

,

 No

.

2

,

 pp

.

71

−

95

,

1988

.

CToll

,

 

J

.

 G

.

 A

.

:Lower bound elasto

.

plastic buckling of cylinders

,

 

Instn

.

 

Civ.

.

Engrs

.

,

 Vo1

.

71

,

 pp

.

235

−

261

,

1981

.

Croll

,

」

.

 G

.

 A

.

:Elasto

−

plastic bucking of  pressure and axial loaded cyLinders

, 1

’

nstn

.

 Civ

.

 Engrs

.

,

 Vol

.

73

,

pp

.

633

−

652

,

 1982

.

Kawamoto,

 Y

.

& Yuhara

,

 T

、

:Buckling of fabricated ring

−

stiffened steel cylinders  under  axial compression

,

Int

.

 Conf

.

 on Advances in Marine Structures

,

 D皿 ferm

−

line

,

 Scotland

,

 pp

.

262

−

280

,

1986

.

SYNOPSIS

UDC :624

.

074

.

4

INTERPRETATION

 

FOR

 

THE

 

APPLICATION

 

OF

 

REDUCEI

)

STIFFNESS

 

METHOD

 

TO

     

THE

 

SHELL

 

STRUCTURES

 

HAVING

 

GEOMETRICALLY

 

NON

−LINEAR

       

PREBUCKLING

 

DEFLECTION

 

BEHAVIOUR

by Dr

.

 SElSHI  YAMADA

,

 Research Asseciate o 正 Tohoku

  University

,

 Member of A

.

1

.

J.

 

This

 paper 

indicates

 

how

 the

.

RS

(reduced  stiffness)analytical  procedure is applicable  to the shell  

buckling

problems with  the nonlinearity  in elastic  

fundamental

 state

.

 

The

 general concept  is applied  to the 

pressurised partial cylindrical  shell 

problems,

  and  the elastic  and  elasto

・

plastic 

RS

 critical  

loads

 are  compared  with  

fully

non

・

linear

 numerical  results

.

 

In

 this e琴ample  the simplicities  of 

boundary

 and  

loading

 conditions  are  treated

,

however,

 the paper suggests  that the concept  could  

be

 used  

for

 the design estimates  of  shells  of  this kind with many  other conditions

.

参照

関連したドキュメント

せん断帯の数値解析は、材料の非線形性だけでなく初期形状の非対称性や材料の非均質性

1.はじめに

葛ら(2005):構造用鋼材の延性き裂発生の限界ひずみ,第 8

spread takes small values for fast time varying pole. p osition, and large values for slow time

Mapping Satoshi KITAYAMA and Hiroshi YAMAKAWA Waseda University,Dept.of Mech.Eng.,59‑314,3‑4‑1,Ohkubo,Shinjuku‑ku Tokyo,169‑8555 Japan This paper presents a method to determine

ベクトル計算と解析幾何 移動,移動の加法 移動と実数との乗法 ベクトル空間の概念 平面における基底と座標系

Series of numerical analysis to estimate structural frequency and modal damping were conducted for a two-dof model using the simulated external forces induced by impulse force and

A limiting analysis on regularization of singular SDP and its implication to infeasible interior-point algorithms.. 3.非正則な SDP