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バイリニア型履歴をもつ1自由度系のランダム応答

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(1)

 

I

UDC :624

042

7 :624

04

    日本建築学会構造 系論 文 報 告 襲 第 420 号

1991

2

Journal

 of 

Stmc

Constr

Engng

 

AIJ

 

No

420

 

Feb

1991

  

_

履 歴

を も

1

自由度 系

RANDOM

 

RESPONSE

 

OF

 

A

 

SINGLE

DEGREE

OF

FREEDOM

 

SYSTEM

                

WITH

 

BILINEAR

 

HYSTERESIS

   松 島   豊

Yutaka

 

MA

 

TSUSHIMA

 This

 

paper

 

deals

 with  

the

 nonlinear  random  respQnse  of 

the

 single

degree

of イreedom  system with  

elasto

plastic

 

hysteretic

 characteristic

 when  subjected  

to

 

Gausslan

 white  excitations

1The

analysis  ajms  at 

flnding

山e app 【oximate  solutions  

for

 

displacernent

 velocity

, 

ductility

 

factor

 and

cumulatlve

 

ducti1ity

〔acto 【

in

 clQsed  

fQrms.

 

The

 

displacement

 

is

 

deco

posed

 

into

the

 shift  of  

the

center  of  osciUatiQn  alld  

the

 

deformation

 

about

 

its

 

displaced

 

center

 

The

 

former

 

is

 regarded  as  

the

diffusion

 

process

 and  

6stimated

 

by

 

the

 random  wa 且

k

 

theory

 

The

 

latter

 

is

 evaluated  

by

 

taki

g

account  of 

the

 equivalent  

frequency

 

together

 with  

the

 concept

 of 

the

 energy  

balance

 

The

 approxi

mate  solutions  are compared

with  

the

 

digital

 

estimates

 

The

 agreemen ヒs 

be

しween  

the

 

both

 are satisfactory  

in

 most  cases

 

The

 relations  

between

 

the

 

ductility

 

factor

 and  

the

 cumula 巨ve  

ductility

factor

 are 

investigated

 

The

 relations  

between

 

the

 maximum  elastic  

and

 

inelastic

 responses  are ex

amined

          

.・

 KeyWO

,rlS :random  response

 nbnlinea 厂resPonse

励 near  

hyste

厂esis

励 ‘’

6

競 58

 seismic  

design

1.

  非 線 形

履 歴 復 元 力 を も

振 動 系

地 震 動

の よ

な ラ ン

ム入

作 用

し た

場 合

応 答

解 析 的

め る こ と は

し い

』過 去 多

くの

努 力

がな されて お り

近 以 的

で は あ る がい くつかの

有 効

解 法

提 案

さ れ

相 当

ら れ て き て い る

。一

っ の

有 力

れ は

T

S.

 

Atalik

S

Utku

に よっ て

提 示

さ れ た

等 価 線 形 化 法

1 )に よるも の で あ る。

T .

 

K .

 

Caughey

がバ

リニ ア

型 履 歴 を も

の ラン

応 答 辷 応

用 した よ う な

従 来

等 価 線 形 化

2) で は

形 性が弱い 場 合に

か精 度の よい解 が 得 ら

ない

しか しこ の

しい

方 法

非 線 形 性

い場

も適 用

で きる こと が

され て い る:〕

5 ) 。 こ のと き

歴 を もつ

微 分 方 程 式

表 示

さ れ る こ と に な る。

くの

歴モ デル に

対 す

微 分 表 示 も提 示

さ れて お り6}

応 用

い。

も う

つ の

れ はマ ル コ フ ベ ク トル

過 程

づ く より

接 的

な もの であ る。

状 態 変 数

支配 す

確 率 微 分 方 程 式

に この

微 分 表 示 を組

み こ み

対 応

す るモ

メ ン ト

方 程 式

確 率 密 度 関数

近似 関

数 形 を導 入

し て

く とい

う方 法

精 度

解 を 与

え る こ

さ れて い る7 )。

 

こ の

よ う

最 近

で の こ の

方 面

進 歩

注 目

値 す

る が

どの

に よ るに し ても

じ た

で は

られな い

か れ た

程 式

数 値 的

か れ るこ とにな る の で

基 本 的

性 質

し て

る こ と は

し い 6 そこ で

本 論

で は

解 を初 等 的

関 数 を 用

い て

表 示

す る こと を

目指

関 与

す る パ ラ メ

タ が

各 種

応 答 量

に ど うい う

寄 与

する か

えば

比 例

する の か

方 根

す るの か

よ う なこ

と を

にで

も知

り たい と

っ た か らであ る

雑 な 問 題に対 してこう し たこと が

簡 単

可 能

であると は

えら れ な いが

厳 密

さと

精 度

多 少犠 牲

にす れ ば

物 理 的

直観

考 察

っ て

程 度

達 成

す ること ができ る

 

筆 者

はすで に こ のよ うな

図に基づ い て

ス リッ

履 歴 特 性 を も

1

自 由 度 系

にラン

ム ノ

イズ

地 動

と し て

作 用 す

場 合

非 線 形 応 答

解 を 近 似 的

め たs)

le) 。 ス リッ

プ型 覆

歴 は

延 性

し い

構 造 物

典 型 的

れる。

延 性

ん だ

構 造 物

復 元 力特

代表

はバ

リニ ア

型 履 歴

であ る。 こ こ ではこれ を

うこと と す る。

基 本

場 合

わ ら な いが

履 歴

特 有

性 質

解 析

適 切

にとり こむ 工

が 必

であ る。 ス リッ

プ型 履 歴

で はル

な ら な い の で

解 析

容 易

とな るが

み かけの

固 有 振 動 数

時 間

と と

変 化 す

う厄 介

問題 も現

れる。 バ

イ リ

ニ ア 型

歴で はル

局 所 的

には

なっ ており

その

の み か けの固

有振動

変化

し ないが

逆に

歴の

心が

と と もに

移 動

す る。 1 筑 波 大 学   教 授

Professer

(2)

 

変 位 応 答

履 歴 中

心の

移 動

量 と その

心 ま わ りの

変 位

か ら

るとす る

え 方 は 以 前 か ら あ り

そ れ ぞ れに

特 有

解 析

が な さ れて いる11Lltl

し か し

心の

勤 量

は正

性変

づ く ラン

ムウォ

ク と み なすこと ができる の で

その考 えによれ ば単 純に

応 答

評 価

で き る。

本 論

つ の

特 徴

は そこ に あ る

ま わ り の

振 動

す る

分 と し

み か けの

固 有 振 動

じ た 形で

現 す る

変 位

速 度

分 散

最 大 変 形

累 積 塑 性

期待

と 分

単 純

関 数

表 現

す る

ら れ た

近 似 解

は シ ミュ レ

ショ ン に よ る

数 値

によっ て

証 さ れ る

シ ミュ レ

ショ ン の

は正

で あ り

これ も で き る

用 的

ま と め

よ う

にす る。

 

こ こで取 扱っ た

対 象

特 殊

な もの である

減 衰

無 視

さ れて いること

バ イ リニ

型 覆 歴 が 完 全 弾 塑 性 型

であ るこ と

力 が

ホ ワ

イ ト

ズで

ること な ど が そ れ である

と り あえ

ず 基 本 的

表 現 式

るこ と を 目

と し たか らで

同 様

考 察

ることによっ て

こ こ で

方 法

を よ り

般 的

な 場

拡 張

す るこ

である。

2.

出 力 系

  静 止

し てい る

非 減 衰

1

自 由度 系

基 部

突 然

ガ ウス 型 ホワイ トノ

ズが

地 動 加 速 度

と し て

作 用

する場 合 を 扱 う

変 位

x

運 動 方 程 式

支 配

さ れ る。

   

to

f

x

 

th

 

U

t

W

t

・一 …・

…………

1

こ こ で

, ・

時 間

t

する

微 分

す。

U

t

単 位

階 段 関 数

,W

t

スペ ク ト

密 度

∫o

を も

平 均

ゼロ の

定 常

ホワ

トノ

ズ と する

f

x

復 元

力 関 数

し,

Fig.

1

の よ うな

完 全 弾 塑 性 型

の バ

リニ ア

履 歴 を も

の と

る。

弾 性 時

固 有 角 振 動 数

をω 。

降 伏 変 位

A

と し

降伏 加

α

ω

全 な 塑

性 流

れ を 起 こす。

3.

変位

 

1

式の

初 期 条 件

t

0

で x

dr

0

である

と な り,

時 間 内

で は

弾 性 的

挙 動

す る

弾性

限 界

達 す

で の

時 間

期 待 値

t

。 は

近 似 的

f

α 圏 , , , 1 「 ■ ■

o

3

α

1

Fig

1

 

Blllnear

 

hysteresis

 with  zero 

plastic

 stiffness

102

次式

で与 え ら れ る8)

   

T・一 、

ξ

…一 ……・

…・

一 …・

……・

こ こ で

   

 

……・

…・

…・

一 …・

   

ξ

。 ω・

…・

   

…・

…・

……

      a で あ る。

に,

記 号

の τ は

弾 性

時の固 有 周 期 丁。 で

さ れ た

無 次 元 時 間 を表 す

ξ

造 物

強度

す る

入 力

強 度

相 当 す

無 次

元 量 で あ る

 t

t

。よ り

き く な る と,

は塑

域に入 る

供給

さ れ るエ

と履 歴

っ て

消 費

さ れ るエ ネル

完 全 弾 塑 性 型 履 歴

に は

応 答変

定 常

になる こ と は ない

歴ル

原 点

か ら

移 動

質 点

し た

心の まわ りで

振 動

する。

t

t

t

に お け る履

歴 中

心の

移 動 量

を Xc

その

中心

ま わりの

変 位

x

。と する と,

近 似 的

    

」じ

コじc十

Xo

 

一…

 

 

tt・

 

tt・

tt・

5

である

x

非 常

振 動

数 を もつ

c

。は

時 間

依 存

し な い

あ る

価 な 固 有

角 振 動 数

ω

を もつ

成 分

る。

供 給

さ れ たエ

は もっ ぱ ら Xo に

づ く

履 歴

によっ て

さ れ る

 

5

式の

辺 を

A

で除 して無

する と

    

η

ηc十 ηo

 

9

6

こ こ で

η は

x

A

定 義

さ れ る

変 位

無 次 元 量

を表

 

以 後

考 察 も

と くに

ら ない

り, 〆

≡ τ

τ。

0

場 合

につ いて の も の と す る

4

 

履 歴 中 心

移 動

量の

分 散

 

歴の

心 が

移 動

する の は

th

0

に おけ る

塑 性 変 形

th

0

に お ける

塑 性 変 形

な る ことに よっ て も た ら さ れる。

質 点

f

±α の

上 を

動 す る 量 を 塑

性 変

形 xρ と し

x。の

絶 対 値

総 和

累 積

Xa

す る と

     

x

.==

xl

xi

…………・

………・

…・

……

7

) で あ る。 ここで,

上 添

の + と

は そ れ ぞ れ

th

が 正 と

にお ける

性 変

であ るこ と を

Xa

十 xE に

しいe

     

λ≡ Xa

A ・

 (

8

とい う

無 次 元 量 を定 義 す

λ は

累 積 塑 性 率

といわ れる

λ

λ

N

である か ら

λ

と λ

が 確

率 的

に独 立で ある と

ると

     

Vk

‘VA

+十

VA−・

 

9

し た がっ て (

7

) 式 よ り

η。の分 散は

    

V

η c;

 

V

+十

 

Vx−=V

 

一…

 

一…

 

 

tt・

10

で あ る

こ こで

V

分 散 を 表

λ+

λ

るか ら

(3)

η

平 均 値

0

分 散 玖 を

もっ ラ ン

ム ウォ

クとみ な さ れ る

こ こ で

つ きの

期 待 値

す。

5

  履 歴 中心 ま わ り

振 動 成 分

 

履 歴 中

心 まわ り の

振 動 成 分

x。

を近 似 的

に あ る

等 価

期 待 固 有 角 振 動 数

ω。

を も

正 弦 振 動

で あ る と み な す。

等 価

期 待 周 期

Te

2

π

ω

あた り のエ

の 釣 り

いは

   

di

。1 α

_

S

……・

…・

…………・

…・

ll

      ωθ で あ る

。.

ここ で

th

1 は

1

周 期

Te

で の

変 形

期 待 値 を表 す

 

履 歴

が その

中心

して

対 称

対 角

勾 配

対応

す るもの とすると,

 

  

…一 ……・

…・

…・

…・

…・

…・

tt

2

と な る

11 )

よ り

ら れ る

di

ρ

1 を

12

)式

辺 に

入 し

4

式 を

使

え ぱ

β (

≡ ω。

ω。

の よ

め ら れ る

 

  

β

n・

ξ

V

… ξ

t16

……一 ……・

13

β

ξ だ けの

関 数 と

なる

。Fig.

2

実 線

13 )

式で

さ れ る

β

ξ関 係

 

よ く引用

さ れ る,

に よ る

完全弾

性 履 歴 系

等 価 角 振 動 数

次式

え ら れ るts)

 

  

β

t

s

2

θ

…・

…・

…………・

…・

…・

14

こ こ で

 

 

 

・・

S

1

17

β

一 ・

…・

…………

15

β

は θだ けの

関 数

で あるが, θは

ξ

β

依 存

す るの で

14

)式

は βの

表 現 と

はなっ ていない

β

るには 反

復 計 算

必 要

で ある

14

15

)式

え ら れ る

β

の た め に

Fig

2

点 線

し た

の間 に

き な 差 は ない の で

より

簡 単

13

方 を β

表 現 式

と して

使

う。

6.

 

th

。 は 島 に

べて十 分

さい か ら

(5

) 式

よ り

 

th

0

86

42

1

β

OO

OO

  O  

  0

02   0

04

  

α

06   0

08   alO   O

12

                               ξ

Fig

2

 

Equlvalent

 

frequency

 of   oscillating  compQnent

近 似 的

に 島 に

しい

t

0

では 島 は 振 幅 ω。

1

ρi

4

+ △

正 弦 振 動

を し てい る と み な さ れ る ので

,th

   

Vt

撃俘

4

t

…・

…………・

……一

6

と書

け る

11

え ら れ る

X

ρ,を

16 )式

辺 に

入し

無 次

現に

き改 めれ ば

   

π2

ξ

β

2

2

…・

…………

……・

17

な る

こ こ で

h

釧 (

ω。

A )

定 義

され る

速 度

元 量 を

す。

7.

累積

性率

期待値

分 散

 

ピ ≧

0

に お け る

累 積 塑 性 率

期 待 値

     

λ

=2

π2

ξ

τ

……・

…ttt

…・

…・

……・

…・

…・

18

るs)

18

>式

は どの よ う な

特 性

し て も

 

履 歴 吸 収

ルギ

ーE

分 散

VE

     

v

=2

π

s

Vi

 

t

……・

………・

…・

t

t

……

19

と なる か ら川

こ れ

を無 次

めれ ば

     

V

4

π 2

ξ

τ

Vh ・

r…

 

r…

 

r・

 (

20

8.

 

変 位 応 答

 

ηc と η。が

確 率 的

独 立

であ る と す る と

(6

)式

よ り

     Vn

Vnc

Vn

………・

…………・

………一 ・

21 )

と書

け る

     

Vh

   

v

・・

… ’

”… ’

”… … … ’

”鹽

22

と して よい

0

式 を

使

え ば

21

)式

       

Vh

   

v

v

・+

… ”

… ’

… … ’

… ’

23

と な る。

上 式

V

λ に

20 )

式 を適 用

す れ

 

 

 

Vn−

・π2ξ

V

……・

……・

……・

24

く ことが できる

9.

塑 性

期 待 値

分 散

 

η,と η。が

独 立

で あ る と す る と

6

)式

より

塑 性 率

μ≡

1xlmax

期 待 値

近 似 的

   

 

 

 

1

ηcIkax 十

T

max

 

 

一・

 

25 }

こ こで

添 字

max

最 大 値

表 す

 

η,は

平 均 値

0,

散 澱

の ラン

ム ウ

t

ク と み な せ る か ら

 

 

 

…・

…・

…・

…・

…・

……

61

であ る15)

こ こ で

記 号

の σ は v7 と 同 じ もの で

標 準

偏 差

20

)式

より

(4)

   Mo

. _

h

…………・

……・

…一

27

と書

くこ

と も

で き る。

  (

22

) 式

より

σ”o

σ

h

β なの で

 

 

1

一 一 ・a・

 

……一 ・

…一 ………・

(・

8

) と

くこと ができる

こ こ で ρ はいわ ゆ る ピ

クフ ァ ク タ

τ

程 度 大

き けれ

近 似 的

 

 

一蔽

i

…………・

……・

・・

で あ る16 )。 こ こ で, γは オ

定 数

で, γ=

O

5772

であゐ 。 ピ が

さい 場

は,

p

非 減

衰 系

の ホ ワ イ ト ノ

イ ズ 応

に お け る

ク ファ ク タ

17〕

2

348/

te

1.660

にな るであ ろ う。

29

)式

におい て

p

がこ の

と な る と きの ピ は

1.

970

β

め ら れ るの で

こ こ で は

29 )

τ

1

970/

β と す

これ よ り

さい τ

で は

変位

はま だ

弾 性

近 傍

にあ るので, と く に その

挙 動

に は

及 しない

 

27

28

)式

25

ウ 式

入す れ ば

表 現 式

の よ うに

られる

 

 

 

・nS

・+

一 ・

…一 ・

一 …

  (

30 )

辺に

18 )

適 用

する と

と λ の

の よ うに

め ら れ る

 

 

 

λ

・・

………・

…一 ・

…・

31

 

ラン

ム ウォ

クで は,

最 大 値

2

乗 平 均 値

分 散

2c

で あ る

こ こ で

 

c

は カタ ラン の

定 数

C

O

9160

る。 よっ て

1

η。

lm

。 .の

分 散

26

式 よ り

玩_

2

VA

…一 ・

一………

・・

と なる こと が

か る。

 

1

  x の分

2

重 指 数

か ら

ら れ る

値 と

して

   

V・

n

1・nnx

121

β

。 T 

V

…− tt

…・

……・

……

33

と す るこ と が で きる

20

)式 と (

22

)式 を 使

っ て

右 辺

せ ば

                      

 

r…

 

tt・

 

34 )

     

Vln

。IPt

           48

π

ξβ

Ln

β

τ

34 )式

範 囲 も

p

場 合

整 合

する よ うに

な く と もτ ’ ≧

1

970

β と

すべ

る。

 

よっ て μ の

分 散

近 似 的

     

y

声 “

η。瞭 +

Vln

。 

    

9

8

ξβ

1

1

Vx −……・

・・

け るが

実 際

計 算

して み る と 分 か る よ うに

τ

の 非 常 に 小 さい

囲 を

34

) 式

え ら れ る

V

η

1

 

32

Vln,

tUx よ り

十 分 小

さい

って

・・

26

……・

…・

…・

・・

一 104一

とし て も よい。

36

式の両 辺の

方 根 を と る と

    

a.=

O.

5

10aA

 

−t・

 

37 )

と な る

塑 性 率

標 準 偏 差

は累

塑 性 率

標 準 偏 差

分で あ る

10.

シ ミ

ュ レ

ョン によ る

検 証

考 察

 

上の

近 似 的 表 現 式

妥 当

検 証

す る た めに

モ ン テ カル ロ

シミュ レ

ショ ン に よ る 数 値 実

わ れ た。 ホワ

トノ

ズのサン

ルは

,300

で あ る。

 

ホ ワ

トノ

イ ズ

1

ω

1

≦ω u の

囲で

の ス ペ ク ト ル

密 度

そ れ

以 外

は ゼ ロと なる よ う な もの で

tOu の

5

ω。

と し

た。

各 小 片

動 数

A

ω が ω

2000

と なるよ うに

上 記

振 動 数

等 分 割

番 目

の 分

割 点

ωt が

支 配

す る

範 囲

を ωi

AtO

2

≦Wi < ω‘+ △ω

2

とみ なし た。 サン

ル の

作 成

支 配 面 積

対 応

する

振 幅

0

2

π の

囲で

す る 乱 数 を 位 相 角 と す る 正 弦 波 を全 分 割 点に わたっ て重ね

わ せ る とい う

方 法

に よっ てい る

ホ ワ

トノ

ズの

性 質 が 損

な わ れ るこ

の ない よ

ル ご

の ゼロ

線 補

正に

する

操 作

わ れ て い な いが

サ ン

十 分 大

きい の で

平 均

E

W

t

事 実 上

ゼロ で

ル の

時 間 刻

み は

O

02T

。と し,

中 間 点

直 線

補 間

さ れ た

応 答

時 間 刻

み は

0.005To

し,

が 急 変

す る

領 域

で は

らに その

1

10

分 割

さ れ た

微 分 方 程 式

解 法

線 形 加 速 度 法

であ る

 

Fig.3

にσ τ

関 係 を示

4

つ の

実 線

17

)式

方 根

え られ る

近 似 解

そ れ ぞ れ

ξ

0

025

0

05

O

 

075

お よび

0

1

す るもの である。 そ れ ら に

近 接

す る

ば れた

黒 丸

が シミュ レ

ショ ン の

結 果

実線

と 必

し も よ く

し ない

そ の

を より

調

る た め

速 度 応 答

定 常

と な る

,5T

。<τ≦

40

で,

数 値 実 験

均 値

各 ξ

し て

し, そ れ ら

Fig

4

黒 丸

し た。 こ こで

τo と は

μ

1

と なる

時 間 を各

サン

ル ご

それ らの

平均

か ら

計 算

さ れ た もの である

実線

似 解

で,

黒 丸

との

き く は ない

ξ

さい

1

21

oO

8O

6O

4O

2

ξ

O

1

 

0

075

O

05

   

0

025

 

PREDICTION

   

IMU

ATION

0510152025505540

      τ

   

Fig

3

 

Standard

 

deviation

 of velocity

(5)

1

2LO0

80

6O

4O

2

    

 

O

°

20

04

°

°

60

°

80

1

°

ξ

O

12

Fig

4

 

Standard

 

deviation

 of velocity  versus  

input

 

intensity

70

605040302010

σk

051015

20255055

τ

40

Fig

5

 

Expectation

 of cumulative  

ductility

 

factor

1412108

642

   0    

5

   

10

  15  20   25   

5Q

  

55

τ

 

40

Fig

6

 

S

亡andarddeviatlon  ofcumulatlveductitityfactorincase

     o 正 σ わ 

predicted

 

by

 

Eq

17

) 合に過 大 評 価

ξ

きい 場

に過

小 評 価

と なる

傾 向

に あ り

,0.

025

ξ

0.1

範 囲

最 大

9

相 対 誤 差

が あ る。 その 理

必 ず

し も

らか でない が

れ に し

th

と し て

6

え た よ う な 正

弦 振 動

い 近

であ る。 ah は

各種

量 を

配 す る

な 量 な の で

よ り

精度

現 式 を

るこ と が

ま しい が

これは

将 来

題 と してお き

と り あ え

こ こで は 近

形 式

り て

ah を

次式

の よ う

におい てみ た。

    

σ

h

α

ξ十

わβ

…・

…….

…・

………・

…・

…・

38

上 式

の パ ラメ

タ α

,b

数 値 実 験 値

に よ く

う よ う に

復代

に よっ て

めて みる

 

14

σx  

12108642

   

0

   

5

   

10

  

15

   

20

  

25

  

0

  

55

 

τ

40

Fig

7

 

Standard

 

deviation

 ofcumulative  

ducIlhty

 

factor

 

i

ロcase

     

of σ

h

 

predicteCl

 

by

 

Eqs

381

 and

39

50

   

 

40

50

20

10

   

Q

    

5

  

10

  

15

   

20

   

25

   

30

  

55

   

40

      τ

Fig

8 Sta

istical

 

i

dependence

 Qf cu 甲 ulative 

duct

ility

 

factoTs

     of 

both

 s

des

,.

 

α 

5

3

 

b

三 〇

597

…・

 

…・

 

……

 

…一・

39

とい う

られ た

こ の

場 合

点線

す。 こ う すれ ば

ξ

広 い 範 囲

で より

精 度

ら れ る こと が 分 か る

 

Fig

5

に λ

τ

実 線

18

)式

え ら れ る

近 似 解

黒 丸

がシ ミュ レ

ン で

いず れ も

な る

4

つ の

ξ

して

か れて い る。

近 似 解

数 値 実 験

とよく

し て い る

 Fig

6

はaA

τ

係 を 示 し た もの で

現の

仕 方

は λ の

と 同

で あ る

20

)式

え ら れる

の で, ah の

評 価

に は

17

>式

使

わ れ てい る

黒 丸

大 体 似

と なっ て い るが

Fig

3

異 が 認

め ら れ る

20

)式

れ ば aA はah に

比 例 す

る の で

して よ り

精 度

38

39

)式

17

の か わ りに

使

っ て

めて aA を

評 価

し て み た。 それ が

Fig.

7

実 線

黒 丸

Fig

6

場 合

実 線 と黒 丸

はよ く

致 す

 

,Fig.

6

にみ

れ る 不

17 )

問 題

る せ い で

る こと が 分 か る

そこ で,

以 後

はah の

近 似 解

と して

17

> 式

わ りに

38

39

)式 を使 う

こと と

る。

 

λ+ パ が 確

率 的

独 立

し たがっ て

9

>式

っ こ と

を数 値 的

か め た

1

F

g

8

であ

(6)

ξ

0.05

場 合

 

Fig

9

に σn

τ

関 係 を示

24

) 式

え ら れ る 近

似 解

ξ

0

075

で は

数 値 実 験 値

大 体 合

うが

ξ

っ と

きい

場 合

には その

精 度

問 題

が あ る。

 

Fig.

10

は 万

τ

し たもの であ る。

実線

30 )

で あ る。

近 似 解

成 立

す る

範 囲

をは

れ る

さい τ の

分 は

んであ る

実 線

と 黒

は お お む ね よ く

して いる

 

Fig.

U

に σ μ

τ

係 を示

実 線

35 )

で, τ の

さい

範 囲

に お け る

点 線

意 味

Fig

10

場 合 と同

ξ

大 き

く な る と

,Fig.

9

の σ

場 合

に シ ミュ レ

シ ョ ンの

近 似 解 を相 当 上

ま わ るよ う にな り, こ の

あ ま

適 切

で ない こ

とが 分

か る

こ の よ うに ση と a、、の

ξが 大

きい

きに

過 小 評 価 と

な る理

の ところ よ く

か ら ない

これ は

将来

題 で あ る

ξ

が あ る

程 度 小

さ け れ

両 者

す る

度 合

い は

大 体

において

良 好

 

な お

Z4

30

35

)式

に よ れ ば

  aA の

場 合

に σ n

P,

 a“ は いず れ

σh に

比 例

する の で

上の

3

で も しah の

17

使

っ て

実線

けば

Fig

7

の実 線に対 す る

Fig

6

の そ れ と 比 例 的に同 じ もの が

られ るこ とになる

 

Fig.

12

戸 と

λの

関 係 を示

し た

ので

実 線 が (

31

である

近 似 解

数 値 実 験 値

の 間に は

多 少 差

のあると ころ も ある が

は お お む ね

である こ と が分か る

31

)式 を参

照 し て

み に シ ミュ レ

ショ ンの

の よ う な

関係

   

d

δ

1……・

…・

…・

…・

…………・

……

40

に あ る もの と し

,d

各 ξ

して

最 小

2

法で 求 めて み た

使 用 され た デ

タはそれぞ れ τ= ユ

2

……,

40

場 合

40

で ある

そ の

果が

Fig.

13

に黒

示 さ

れて い る。

d

ξ

して

直 線 状

増 加

する ので,

にこ れ を

     

d

9

ξ

h・

 

一・

 

t−・

 

41

2

に よっ てパ ラ メ

タ の

決 定

す る と

     g

11

5

  

h

==

0.

649

 

tt・

 

42

と なっ た

これ が 同 図の

上 方

置 す る

で あ る

用 的

に は

40 )

42

)式 を

P

λ関

と しても よい

 

ス リッ

歴では

ξ

に か か わ ら

と λの

直線関

つ ]ω

     

71

0

633

λ十

1

 

一・

 

t・

 

tt・

 (

43

型 履 歴

の場

に はス リッ

プ型 履

歴の

なる

傾 向 を も

つ こ と が

か る

  Fig

14

に σμ と σλの

関 係

実 線

35

式 を

表 す

近 似 解 と数 値 実 験 値

対 応

必 ず

よ く ない

一 106一

 

14

     

On

     

12lo

864

2

1412

μ

108642

20

864

2

0

   

5

  

10

  

15

  

20

 

25

  

50

  

55

 

τ

40

 

Fig

 

g

 

Standard

 

dev

】atiQ冂 of 

displacement

05101520255055

τ

40

   

Fig

10

 

Expectation

 of  

ductility

 

factQr

7654521

0

 

5

 

10

 

15

 

20

 

25

 

50

 

35

τ

40

Fig

11

 

Standard

 

deviation

 of 

ductility

 

factor

0

    

5

  

10

   

15

   

20

   

25

   

5055

40

  λ

Fig

12

 

Re

且atio皿

between

 expectationsof  

ductiLity

 and cumula

     

tive

 

ductility

 

factor

(7)

実 線

ξに

よっ て あ ま り

わ ら ない が

黒 丸 は

ξ

して い るよ うに み える。

み に

シ ミュ レ

ショ ン の

の よ う な

関 係

   

a。≦

e

・.

…・

……・

…・

………・

….

…・

44

に あ る

の と し

場 合

手 法

っ て

e

め て み た

Q

果 が

Fig.13

丸 で

さ れて いる

e

ξ

に 対 して 直 線 状に増 加 す るの で

   

e

r

ξ

トs

 

tt・

 

 

一・

 (

45

と書

同様

にパ ラメ

値 を 決 定

す る と

     

r

2

4

  

s

O

406

 

 (

46

となっ た

こ れが

同 図

下 方

位 置

する

実 線

用 的

に は

44

46

>式 を

a、1

aA

関 係 を表

近 似 式 と

し て

よい

37

) 式

に よ る と

ξ

に か か わ ら

e

O

 

511

で ある

れ が

点 線

さ れ て い る

ξ

は e に

して

あ ま

いパ ラメ

タで はな

の で

こ の

e

え ても

き な

りは ない

 

ス リップ

型 履 歴

で は, σμ と aA の

に、

   

au

0

647

σλ

 

9・

 

一…

 

47

関 係

が あるlb )

σλ に対 する Ou の比 は

バ イ リニア型

歴の

場 合

がい く ぶ ん

さ目と な る こ と が

か る

 Fig

15

に φ と λの

関 係

示 す

φ

線 形 応 答 値

か ら

を 推

する とき に

使

わ れ る

線 形

      コ

の 最 大 応 答 加 速 度の期 待 値に

す る

非 線 形

降 伏 加

と し て

定 義

さ れ る。

φ

は ま た

し い1°)

数 値 実 験 値

な る よ う な

時 間

T。 を

め て おいて

Vii71

φ

と みな し, その τ に お け る λの

み に し

ロ ッ ト さ れ た も ので

ξ

に よっ て

な る

記号

使

わ れている

似解

(2 )式

18 )

より

ξ

にか か わ ら

 

 

 

 

…・

L

…一 ・

…・

……

48

と な る

これ が 図 中の

線であ る

シ ミュ レ

ョ ン の

は 近

よ り や や

き 目 で あ る が,

両 者

は 互い に

とな っ て いる。

 

Fig.

16

は φ と

p

関 係

である

こ の

場 合

ξ

依 存 す

る。

近 似 解

数 値 実 験 値

致 す

度 合

い はお お む ね

良 好

であ る

40

式で

さ れ る 双

λ

関 係

48

適 用

してみ る と

     

d

       

tt・

 

tt・

 

一・

49

      φ

       2

1

1十〔

lt

とな

41

42

) 式 を

49

) 式

用 す れ ば

φ と

p

関 係 を表

ること がで き る。

11.

要 約 と結 び

 

完 全 弾 塑性 型

の バ

リニ ア

を もつ

1

自 由 度 系

トノ

が地 動 加 速 度

し て

用 し た 場

線 形

ラン

応 答

特 性 を考 察

した

変 位 応 答 を履 歴 中

心の

移 動 量

と そ の

心 ま わ り の

変 位

か ら

る もの とし

2

5d

e2

0

1

5

1

0

O

5

O

   

O

02

  

0

ρ

4

  

0

06

  

0

08

  

0

10

ξ

 

Qj2

Fig

13

 

d

 

and

 

e versus

 

input

 

intensit

γ

 

5

    σP

 

 

4

3

2

Q

   

12

         

5

      

4

        

5

        

6

        

7

8

       

σλ

Fig

14

 

Relation

 

between

 standard  

deviations

 of 

ductility

 and

     

cumu 且ative  

ducti

ity

 

factor

Q81

φ

00

6o

4

02

0

  

5

  

10

  

15

 

20

 

25

 

50

 

55

 

40

 

45

 

50

       τ

Fig

15

 

No

dimensio

皿al 

y

孟e[

d

 strength  ve [sus cumulative  

duc

     

tility

 

 

f4ctor

0

8

1

φ

0

0.

6

O.

4

02

0

2

4

6

8 .

10

 

P

 

12

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