JP2011047803A - Method of calculating destruction property - Google Patents

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Katsuya Sasaki
加津也 佐々木
Hideaki Kitajima
秀昭 北嶋
Ryo Sakamoto
良 阪本
Hirotoshi Obi
博俊 小尾
Akira Ito
章 伊東
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and accurately calculate a destruction property of an object to be destroyed regardless of a structure of the object to be destroyed. <P>SOLUTION: A method of calculating destruction property finds a reference impact pressure waveform for indicating a temporal change in an impact pressure by a discharge cartridge 2 of a discharge impact destruction apparatus 1 using an impact pressure measurement instrument, repeats a destructive test of a specimen and a numerical analysis of the destruction property of the specimen using the reference impact pressure waveform while the quantity of a destruction material 22 of the discharge cartridge 2 is changed, obtains a destructive material quantity-impact pressure characteristic, and calculates the destruction property of the object to be destructed 9 by the numerical analysis based on the reference impact pressure waveform and the destructive material quantity-impact pressure characteristic. Once the reference impact pressure waveform and the destructive material quantity-impact pressure characteristic are found, the destruction property of the object to be destroyed can be easily and accurately calculated without the destructive test regardless of the structure of the object to be destroyed. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、被破壊物の破壊性状を算出する破壊性状算出方法に関する。   The present invention relates to a destructive property calculation method for calculating the destructive property of an object to be destroyed.

近年、コンクリート構造物や岩石等の被破壊物を破壊する方法として、特許文献1のように、金属細線を介して接続された一対の電極および水等の破壊用物質が収容された破壊容器を、被破壊物に形成された装着孔に挿入し、金属細線に電気エネルギーを短時間にて放電供給することにより破壊用物質を急激に気化させ、気化の際の膨張により被破壊物を破壊する方法が提案されている。   In recent years, as a method of destroying a destruction object such as a concrete structure or a rock, a destruction container containing a pair of electrodes connected via thin metal wires and a destructive substance such as water as in Patent Document 1 The material to be destroyed is abruptly vaporized by inserting it into the mounting hole formed in the object to be destroyed, and supplying electric energy to the metal thin wire in a short time, and destroying the object to be destroyed by expansion during vaporization. A method has been proposed.

特許第3773305号公報Japanese Patent No. 3773305

ところで、特許文献1のような破壊方法により被破壊物を破壊する際に、事前に破壊される範囲や破壊の態様(すなわち、被破壊物に生じる亀裂の幅や分布等の情報を含む破壊性状)を予測することができれば、残存部の健全性や強度低下等、施工計画に有益な情報を得ることができる。   By the way, when destroying a to-be-destructed object by the destructive method as in Patent Document 1, the range to be destroyed in advance and the mode of destruction (that is, the destructive properties including information such as the width and distribution of cracks generated in the to-be-destructed object) ) Can be used to obtain useful information for the construction plan, such as the soundness and strength of the remaining part.

しかしながら、実際の破壊工事では、被破壊物は様々な材料にて形成されており、また、様々な構造を有するため、被破壊物の破壊性状を予測するためには、被破壊物と同様の構造等を有する試験体を破壊してその破壊性状を観察する必要があり、破壊性状の予測に多大な労力と時間が必要であった。   However, in the actual destruction work, the destruction object is made of various materials and has various structures. Therefore, in order to predict the destruction property of the destruction object, it is the same as the destruction object. It was necessary to destroy a specimen having a structure and observe its fracture properties, and much effort and time were required to predict the fracture properties.

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、被破壊物の構造に関わらず、被破壊物の破壊性状を容易かつ精度良く算出することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to easily and accurately calculate the destructive property of the object to be destroyed regardless of the structure of the object to be destroyed.

請求項1に記載の発明は、被破壊物の破壊性状を算出する破壊性状算出方法であって、a)金属細線を介して互いに接続された一対の電極および破壊用物質を容器内に収容した放電カートリッジを準備し、前記一対の電極に電気エネルギーを供給して前記金属細線を溶融気化させることにより前記破壊用物質を反応させ、前記破壊用物質の膨張による衝撃圧を衝撃圧測定器にて測定し、測定結果に基づいて衝撃圧の時間的な変化を示す基準衝撃圧波形を求める工程と、b)試験体の内部に、前記放電カートリッジと同様の、または、前記破壊用物質の量を変更した放電カートリッジを収容し、一対の電極に電気エネルギーを供給して前記試験体を破壊し、前記試験体の破壊性状を取得する工程と、c)前記試験体の構造をモデル化し、前記基準衝撃圧波形から複数の入力波形を生成して前記複数の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の前記試験体の破壊性状を数値解析により求め、前記b)工程にて取得された破壊性状に相当する破壊性状が得られる入力波形を算出衝撃圧波形として取得する工程と、d)前記b)工程にて使用される前記破壊用物質の量を変更しつつ前記b)工程および前記c)工程を繰り返すことにより、前記破壊用物質の量と前記算出衝撃圧波形との関係を示す破壊用物質量−衝撃圧特性を取得する工程と、e)被破壊物の構造をモデル化し、前記破壊用物質量−衝撃圧特性に基づいて、前記被破壊物の破壊に使用される前記破壊用物質の量から解析用衝撃圧波形を求め、前記解析用衝撃圧波形を用いて数値解析を行うことにより、前記被破壊物の破壊性状を算出する工程とを備える。   The invention according to claim 1 is a destructive property calculation method for calculating the destructive property of an object to be destroyed, and a) a pair of electrodes and a destructive substance connected to each other via a thin metal wire are accommodated in a container. A discharge cartridge is prepared, electric energy is supplied to the pair of electrodes to cause the metal thin wire to melt and vaporize to react with the destructive material, and an impact pressure due to expansion of the destructive material is measured with an impact pressure measuring device. A step of measuring and obtaining a reference impact pressure waveform indicating a temporal change in impact pressure based on the measurement result; and b) the amount of the substance for destruction similar to that of the discharge cartridge in the test body. Storing the changed discharge cartridge, supplying electric energy to a pair of electrodes to destroy the test specimen, and obtaining the destructive properties of the test specimen; c) modeling the structure of the test specimen; A plurality of input waveforms are generated from the impact pressure waveform, and the fracture properties of the specimen when the impact pressures of the plurality of input waveforms are applied are obtained by numerical analysis, and the fracture properties obtained in the step b) are obtained. A step of obtaining an input waveform for obtaining a corresponding destructive property as a calculated impact pressure waveform; d) the step b) and the step c) while changing the amount of the destructive substance used in the step b) To obtain the destruction substance amount-impact pressure characteristic indicating the relationship between the amount of the destruction substance and the calculated impact pressure waveform, and e) modeling the structure of the object to be destroyed, Based on the amount of substance-impact pressure characteristics, an analytical shock pressure waveform is obtained from the amount of the destructive substance used to destroy the object to be destroyed, and numerical analysis is performed using the analytical shock pressure waveform. , Destructive properties of the destruction object And a step of leaving.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の破壊性状算出方法であって、前記a)工程において、前記衝撃圧測定器の内部空間に前記放電カートリッジが収容され、前記衝撃圧測定器が破壊されることなく前記内部空間に配置された圧力センサにより前記衝撃圧が測定される。   The invention according to claim 2 is the destructive property calculation method according to claim 1, wherein, in the step a), the discharge cartridge is accommodated in an internal space of the impact pressure measuring device, and the impact pressure measuring device is provided. The impact pressure is measured by a pressure sensor arranged in the internal space without being broken.

請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の破壊性状算出方法であって、前記c)工程において、前記基準衝撃圧波形の形状をおよそ維持しつつ最大圧力を変更することにより、前記複数の入力波形が生成される。   Invention of Claim 3 is a destructive property calculation method of Claim 1 or 2, Comprising: In said c) process, changing the maximum pressure, maintaining the shape of the said reference impact pressure waveform approximately. The plurality of input waveforms are generated.

請求項4に記載の発明は、請求項1ないし3のいずれかに記載の破壊性状算出方法であって、前記試験体および前記被破壊物の構造のモデル化において、前記試験体および前記被破壊物に含まれる少なくとも1つの材料の応力−歪み特性が、歪み速度依存性を有する。   Invention of Claim 4 is a destructive property calculation method in any one of Claim 1 thru | or 3, Comprising: In modeling of the structure of the said test body and the said to-be-destructed object, the said test body and the to-be-destructed object The stress-strain characteristic of at least one material contained in the object has a strain rate dependency.

請求項5に記載の発明は、請求項1ないし4のいずれかに記載の破壊性状算出方法であって、前記破壊用物質が自己反応性を有する。   A fifth aspect of the present invention is the destructive property calculation method according to any one of the first to fourth aspects, wherein the destructive substance is self-reactive.

請求項6に記載の発明は、請求項1ないし5のいずれかに記載の破壊性状算出方法であって、前記試験体および前記被破壊物がコンクリートを含む。   A sixth aspect of the present invention is the destructive property calculation method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the specimen and the object to be destroyed include concrete.

本発明では、被破壊物の構造に関わらず、被破壊物の破壊性状を容易かつ精度良く算出することができる。   In the present invention, the destructive property of the destructible object can be easily and accurately calculated regardless of the structure of the destructible object.

放電衝撃破壊装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a discharge impact destruction apparatus. 放電衝撃破壊装置による被破壊物の破壊の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of destruction of the to-be-destructed object by a discharge impact destruction apparatus. 放電衝撃破壊装置と被破壊物とを示す図である。It is a figure which shows a discharge impact destruction apparatus and a to-be-destructed object. 被破壊物の破壊性状の算出の流れを示す図である。It is a figure which shows the flow of calculation of the destructive property of a to-be-destructed object. 衝撃圧測定器の平面図である。It is a top view of an impact pressure measuring device. 衝撃圧測定器の断面図である。It is sectional drawing of an impact pressure measuring device. 試験体の平面図である。It is a top view of a test body. 試験体の断面図である。It is sectional drawing of a test body. 試験体の平面図である。It is a top view of a test body. 試験体の断面図である。It is sectional drawing of a test body. 測定衝撃圧波形を示す図である。It is a figure which shows a measurement impact pressure waveform. 火薬発破の際の圧力の時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the pressure in the case of explosive blasting. 基準衝撃圧波形を示す図である。It is a figure which shows a reference | standard impact pressure waveform. 試験体の材料の材料定数を示す図である。It is a figure which shows the material constant of the material of a test body. 破壊後の試験体を示す図である。It is a figure which shows the test body after destruction. 試験体の上面および側面における亀裂を示す図である。It is a figure which shows the crack in the upper surface and side surface of a test body. 試験体のコンクリート本体の圧縮強度を示す図である。It is a figure which shows the compressive strength of the concrete main body of a test body. 試験体のコンクリート本体の引張強度を示す図である。It is a figure which shows the tensile strength of the concrete main body of a test body. 圧縮強度および引張強度に対する歪み速度の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the strain rate with respect to compressive strength and tensile strength. 試験体のモデルを示す図である。It is a figure which shows the model of a test body. 試験体のモデルにおける凹部近傍の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the recessed part vicinity in the model of a test body. 試験体のモデルにおける凹部近傍の横断面図である。It is a cross-sectional view of the vicinity of the recess in the model of the test body. 試験体の算出破壊性状を示す図である。It is a figure which shows the calculation destructive property of a test body. 破壊後の試験体を示す図である。It is a figure which shows the test body after destruction. 試験体の上面および側面における亀裂を示す図である。It is a figure which shows the crack in the upper surface and side surface of a test body. 破壊後の試験体を分解して示す図である。It is a figure which decomposes | disassembles and shows the test body after destruction. 破壊後の試験体を分解して示す図である。It is a figure which decomposes | disassembles and shows the test body after destruction. 試験体の算出破壊性状を示す図である。It is a figure which shows the calculation destructive property of a test body. 破壊後の試験体を示す図である。It is a figure which shows the test body after destruction. 試験体の上面および側面における亀裂を示す図である。It is a figure which shows the crack in the upper surface and side surface of a test body. 試験体の算出破壊性状を示す図である。It is a figure which shows the calculation destructive property of a test body. 破壊後の試験体を示す図である。It is a figure which shows the test body after destruction. 試験体の上面および側面における亀裂を示す図である。It is a figure which shows the crack in the upper surface and side surface of a test body. 試験体の算出破壊性状を示す図である。It is a figure which shows the calculation destructive property of a test body. 破壊用物質量−衝撃圧特性を示す図である。It is a figure which shows the amount of substance for destruction-impact pressure characteristics. 試験体における最大主歪みのベクトル図である。It is a vector diagram of the maximum principal strain in the test body. 試験体における最大主歪みのベクトル図である。It is a vector diagram of the maximum principal strain in the test body. 歪みの時間的変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of distortion. 衝撃圧測定器の断面図である。It is sectional drawing of an impact pressure measuring device. 衝撃圧測定器の平面図である。It is a top view of an impact pressure measuring device.

図1は、本発明の一の実施の形態に係る放電衝撃破壊装置1の構成を示す図である。放電衝撃破壊装置1は、コンクリート構造物や岩石等の被破壊物に装着される放電カートリッジ2、配線3を介して放電カートリッジ2に接続されるコンデンサ4、および、配線5を介してコンデンサ4に接続される直流電源6を備え、配線3および配線5にはそれぞれ放電スイッチ31および充電スイッチ51が設けられる。図1では、図の理解を容易にするために放電カートリッジ2の一部を断面にて描いている。   FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a discharge shock destruction apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The discharge impact destruction apparatus 1 includes a discharge cartridge 2 attached to an object to be destroyed such as a concrete structure or rock, a capacitor 4 connected to the discharge cartridge 2 via a wiring 3, and a capacitor 4 via a wiring 5. A DC power source 6 to be connected is provided, and a discharge switch 31 and a charge switch 51 are provided on the wiring 3 and the wiring 5, respectively. In FIG. 1, a part of the discharge cartridge 2 is drawn in cross section for easy understanding of the drawing.

放電カートリッジ2は、プラスチック等により形成された略円筒状の破壊容器21、破壊容器21内に充填された無酸素環境下または低酸素環境下にて燃焼可能な液状やゲル状の破壊用物質22(すなわち、自己反応性を有する物質)、破壊容器21内に収容された一対の電極23、および、一対の電極23の先端部に接続され、電極23よりも断面積が小さい金属細線24を備える。一対の電極23は、金属細線24を介して互いに接続されるとともに配線3を介してコンデンサ4に接続される。   The discharge cartridge 2 includes a substantially cylindrical destruction container 21 made of plastic or the like, and a liquid or gel-like destruction substance 22 that can be burned in an oxygen-free or low-oxygen environment filled in the destruction container 21. (That is, a substance having self-reactivity), a pair of electrodes 23 housed in the destruction container 21, and a thin metal wire 24 connected to the distal ends of the pair of electrodes 23 and having a smaller cross-sectional area than the electrodes 23. . The pair of electrodes 23 are connected to each other through the fine metal wires 24 and are connected to the capacitor 4 through the wiring 3.

破壊容器21は、上部に開口を有する容器本体211、および、容器本体211の開口を閉塞して容器本体211の内部を密閉する蓋部212を備える。一対の電極23は、破壊容器21の蓋部212を貫通するとともに蓋部212に固定された配線3により破壊容器21に固定されており、電極23および金属細線24は破壊容器21内にて破壊用物質22の内部に位置する。   The destruction container 21 includes a container main body 211 having an opening at the top, and a lid portion 212 that closes the opening of the container main body 211 and seals the inside of the container main body 211. The pair of electrodes 23 penetrates the lid part 212 of the destruction container 21 and is fixed to the destruction container 21 by the wiring 3 fixed to the lid part 212, and the electrode 23 and the thin metal wire 24 are destroyed in the destruction container 21. Located inside the working material 22.

図2は、放電衝撃破壊装置1による被破壊物の破壊の流れを示す図である。放電衝撃破壊装置1により被破壊物の破壊が行われる際には、まず、図3に示すように、ドリル等により被破壊物9に凹部91が形成される(ステップS11)。本実施の形態では、被破壊物9はコンクリートを含む構造物(より具体的には、鉄筋コンクリート構造物)とされる。また、凹部91は深孔状の装填孔とされ、凹部91の深さ方向に垂直な断面は略円形とされる。図3では、図の理解を容易にするために被破壊物9を断面にて描いている。   FIG. 2 is a diagram showing a flow of destruction of an object to be destroyed by the discharge impact destruction apparatus 1. When the object to be destroyed is destroyed by the discharge impact destruction apparatus 1, first, as shown in FIG. 3, a recess 91 is formed in the object 9 by a drill or the like (step S11). In the present embodiment, the destruction target 9 is a structure including concrete (more specifically, a reinforced concrete structure). The concave portion 91 is a deep hole-shaped loading hole, and the cross section perpendicular to the depth direction of the concave portion 91 is substantially circular. In FIG. 3, the destruction target 9 is drawn in a cross-section for easy understanding of the drawing.

続いて、放電カートリッジ2が被破壊物9の凹部91内(すなわち、被破壊物9の内部)に挿入され、凹部91内に砂等のタンピング材92が充填される(いわゆる、タンピングが行われる)(ステップS12)。次に、被破壊物9の放電衝撃破壊装置1の放電スイッチ31がOFFとされた状態で充電スイッチ51がONとされることにより、直流電源6からコンデンサ4に電気エネルギーが蓄積される。   Subsequently, the discharge cartridge 2 is inserted into the recess 91 of the destruction target 9 (that is, the inside of the destruction target 9), and the depression 91 is filled with a tamping material 92 such as sand (so-called tamping is performed). (Step S12). Next, electric energy is accumulated in the capacitor 4 from the DC power source 6 by turning on the charging switch 51 in a state where the discharge switch 31 of the discharge impact breaking device 1 of the object to be destroyed 9 is turned off.

その後、充電スイッチ51がOFFとされ、放電スイッチ31がONとされることにより、コンデンサ4に蓄積された電気エネルギーが、放電カートリッジ2の一対の電極23に供給されて金属細線24が溶融気化する。本実施の形態では、電圧が1kV以上6kV以下、電流の最大値が1kA以上50kA以下、かつ、供給時間が1秒以下の条件下にて、電気エネルギーが一対の電極23に供給される。溶融気化された金属細線24は数千度の金属ガスとなり、コンデンサ4からの電気エネルギーが当該金属ガスにさらに供給されることによりプラズマが発生する。   Thereafter, the charge switch 51 is turned off and the discharge switch 31 is turned on, whereby the electrical energy accumulated in the capacitor 4 is supplied to the pair of electrodes 23 of the discharge cartridge 2 and the fine metal wires 24 are melted and vaporized. . In the present embodiment, electric energy is supplied to the pair of electrodes 23 under conditions where the voltage is 1 kV to 6 kV, the maximum current value is 1 kA to 50 kA, and the supply time is 1 second or less. The melted and vaporized thin metal wire 24 becomes a metal gas of several thousand degrees, and plasma is generated by further supplying electric energy from the capacitor 4 to the metal gas.

そして、金属細線24の溶融気化およびプラズマ化により発生する高温高圧により、放電カートリッジ2の破壊容器21内において破壊用物質22を反応させて瞬間的に蒸発気化させ、破壊用物質22の気化の際の膨張により生じる衝撃力(すなわち、放電衝撃力)により被破壊物9が破壊される(ステップS13)。放電衝撃破壊装置1では、放電カートリッジ2内の破壊用物質22の量を変更することにより、放電衝撃力を変更することができる。   Then, due to the high temperature and high pressure generated by melting and vaporizing the fine metal wires 24, the destruction substance 22 is reacted in the destruction container 21 of the discharge cartridge 2 to instantaneously evaporate and vaporize the destruction substance 22. The to-be-destructed object 9 is destroyed by the impact force (namely, discharge impact force) generated by the expansion of (step S13). In the discharge shock destruction apparatus 1, the discharge shock force can be changed by changing the amount of the destruction substance 22 in the discharge cartridge 2.

次に、被破壊物9の破壊性状(本実施の形態では、破壊により被破壊物9に生じる亀裂の幅および分布)を被破壊物9の破壊よりも前に算出する破壊性状算出方法について、図4を参照しつつ説明する。図5は、破壊性状の算出に利用される衝撃圧測定器81を示す平面図であり、図6は、衝撃圧測定器81を図5中のA−Aの位置にて切断した断面図である。また、図7.Aおよび図8.Aはそれぞれ、破壊性状の算出に利用される試験体82a,82bの平面図であり、図7.Bおよび図8.Bはそれぞれ、試験体82a,82bを図7.A中のB−Bの位置、および、図8.A中のC−Cの位置にて切断した断面図である。図5ないし図8.Bでは、放電衝撃破壊装置1の放電カートリッジ2も併せて描いている。また、図6、図7.Bおよび図8.Bでは、図の理解を容易にするために、断面よりも奥の構成も破線にて併せて描いている。   Next, a destructive property calculation method for calculating the destructive property of the destructible object 9 (in this embodiment, the width and distribution of cracks generated in the destructible item 9 due to the destruction) before the destructive object 9 is destroyed. This will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a plan view showing an impact pressure measuring device 81 used for calculation of fracture properties, and FIG. 6 is a cross-sectional view of the impact pressure measuring device 81 cut at a position AA in FIG. is there. FIG. A and FIG. A is a plan view of each of the test bodies 82a and 82b used for calculating the destructive properties, and FIG. B and FIG. B shows the test bodies 82a and 82b in FIG. The position of BB in A, and FIG. It is sectional drawing cut | disconnected in the position of CC in A. FIG. 5 to 8. In B, the discharge cartridge 2 of the discharge impact destruction apparatus 1 is also drawn. Moreover, FIG. 6, FIG. B and FIG. In B, in order to facilitate understanding of the drawing, the configuration behind the cross section is also drawn with a broken line.

図5および図6に示すように、衝撃圧測定器81は、正面視において略L字型の第1鋼材811、および、第1鋼材811の下部(すなわち、L字の下側の横線に相当する部位)上に配置される略直方体状の第2鋼材812を備え、第2鋼材812の第1鋼材811に対向する側面には、第2鋼材812の上下方向(図6中の上下方向に一致する。)の全長に亘る溝部813が形成されている。溝部813の上下方向に垂直な断面は図5に示すように略円形とされ、図5および図6に示すように、第1鋼材811と第2鋼材812とが6本のボルト815により結合されることにより、溝部813の側部開口および下部開口が第1鋼材811により閉塞される。これにより、溝部813は上部のみに開口を有する凹部813となる。衝撃圧測定器81は、また、凹部813の内側面および内底面に貼付されるシート状の2つの圧力センサ814を備える。本実施の形態では、圧力センサ814として、Dynasen社製のPVDF(ポリフッ化ビニリデン)フィルムが利用される。   As shown in FIGS. 5 and 6, the impact pressure measuring device 81 corresponds to a substantially L-shaped first steel material 811 and a lower portion of the first steel material 811 (that is, a horizontal line on the lower side of the L shape) in a front view. The second steel material 812 is disposed on the side surface of the second steel material 812 facing the first steel material 811 in the vertical direction of the second steel material 812 (the vertical direction in FIG. 6). The groove portion 813 is formed over the entire length of the same. The cross section perpendicular to the vertical direction of the groove portion 813 is substantially circular as shown in FIG. 5, and the first steel material 811 and the second steel material 812 are connected by six bolts 815 as shown in FIGS. 5 and 6. Thus, the side opening and the lower opening of the groove 813 are closed by the first steel material 811. As a result, the groove 813 becomes a recess 813 having an opening only in the upper part. The impact pressure measuring device 81 also includes two sheet-like pressure sensors 814 attached to the inner surface and the inner bottom surface of the recess 813. In the present embodiment, a PVDF (polyvinylidene fluoride) film manufactured by Dynasen is used as the pressure sensor 814.

被破壊物9の破壊性状が算出される際には、まず、放電衝撃破壊装置1の放電カートリッジ2が衝撃圧測定器81の凹部813に挿入され(すなわち、衝撃圧測定器81の内部空間に収容され)、凹部813内に砂等のタンピング材810が充填されて突き固められる。本実施の形態では、放電カートリッジ2の破壊容器21内の破壊用物質22(図1参照)の量は10ml(ミリリットル)とされる。   When calculating the destructive properties of the object 9 to be destroyed, first, the discharge cartridge 2 of the discharge impact destruction apparatus 1 is inserted into the recess 813 of the impact pressure measuring device 81 (that is, in the internal space of the impact pressure measuring device 81). And tamping material 810 such as sand is filled in the concave portion 813 to be tamped. In the present embodiment, the amount of the destruction substance 22 (see FIG. 1) in the destruction container 21 of the discharge cartridge 2 is 10 ml (milliliter).

続いて、被破壊物9の破壊の際と同様に、放電カートリッジ2の一対の電極23(図1参照)に電気エネルギーが供給され、金属細線24(図1参照)が溶融気化およびプラズマ化する際に発生する高温高圧により、放電カートリッジ2の破壊用物質22(図1参照)を反応させて瞬間的に蒸発気化させる。そして、破壊用物質22の気化の際の膨張により、衝撃圧測定器81が破壊されることなく(すなわち、衝撃圧測定器81の第1鋼材811や第2鋼材812に亀裂等を生じさせることなく)衝撃圧測定器81に衝撃圧が付与され、衝撃圧測定器81の内部空間に配置された圧力センサ814により当該衝撃圧が測定される(ステップS21)。   Subsequently, as in the case of destruction of the object 9 to be destroyed, electric energy is supplied to the pair of electrodes 23 (see FIG. 1) of the discharge cartridge 2, and the metal thin wires 24 (see FIG. 1) are melted and vaporized and turned into plasma. The destruction material 22 (see FIG. 1) of the discharge cartridge 2 is reacted and instantaneously evaporated by the high temperature and high pressure generated at that time. Then, the impact pressure measuring device 81 is not destroyed by the expansion during the vaporization of the breaking material 22 (that is, the first steel material 811 and the second steel material 812 of the impact pressure measuring device 81 are cracked). The impact pressure is applied to the impact pressure measuring device 81, and the impact pressure is measured by the pressure sensor 814 disposed in the internal space of the impact pressure measuring device 81 (step S21).

図9は、衝撃圧の発生時からの経過時間と圧力センサ814にて測定された圧力との関係を示す図であり、図中の実線711は、圧力センサ814により取得された圧力の時間的な変化を示す衝撃圧波形(以下、「測定衝撃圧波形711」という。)を示す。図9に示すように、測定衝撃圧波形711では、衝撃圧の発生からおよそ50μ(マイクロ)秒後に圧力が最大値に達し、その後、緩やかに圧力が減少している。   FIG. 9 is a diagram showing the relationship between the elapsed time from the occurrence of the impact pressure and the pressure measured by the pressure sensor 814. A solid line 711 in the figure indicates the time of the pressure acquired by the pressure sensor 814. An impact pressure waveform (hereinafter referred to as “measurement impact pressure waveform 711”) showing a significant change is shown. As shown in FIG. 9, in the measured impact pressure waveform 711, the pressure reaches the maximum value about 50 μ (micro) seconds after the occurrence of the impact pressure, and then the pressure gradually decreases.

ところで、図3に示す放電衝撃破壊装置1による実際の被破壊物9の破壊では、破壊用物質22の気化により凹部91の内壁に加えられる圧力が最大となった後は、被破壊物9に生じた亀裂等から圧力が逃げて急激に減少する。一方、火薬類を被破壊物の凹部内で爆破させて被破壊物を破壊する場合(すなわち、火薬発破が行われた場合)、凹部の内壁に加えられる圧力は、図10に示すように、衝撃圧の発生から数μ秒にて最大値に達した後、急激に減少して衝撃圧発生から約200μ秒後に0となることが一例として知られている。   By the way, in the actual destruction of the destruction target 9 by the discharge impact destruction apparatus 1 shown in FIG. 3, after the pressure applied to the inner wall of the recess 91 is maximized due to the vaporization of the destruction substance 22, The pressure escapes from the cracks that occur and decreases rapidly. On the other hand, when explosives are blown up in the recess of the object to be destroyed to destroy the object to be destroyed (that is, when explosive blasting is performed), the pressure applied to the inner wall of the recess is as shown in FIG. It is known as an example that after reaching the maximum value in a few microseconds after the generation of the impact pressure, it rapidly decreases and becomes 0 about 200 μsec after the generation of the impact pressure.

破壊性状の算出では、圧力センサ814による測定結果である測定衝撃圧波形711(図9参照)、および、図10に示す火薬発破時の衝撃圧波形に基づいて、仮に破壊用物質22の気化による衝撃圧が当該衝撃圧により破壊される物体(すなわち、衝撃圧により亀裂が生じる物体)に付与されるとした場合における圧力の時間的な変化を示す基準衝撃圧波形が求められる(ステップS22)。具体的には、図9に示す測定衝撃圧波形711のうち圧力が最大値に達した後の波形が、図10に示す火薬発破時の衝撃圧波形における最大圧力到達後の波形と同様の形状となるように、より具体的には、圧力が最大値から急激に減少するとともに衝撃圧の発生から200μ秒後に0となるように測定衝撃圧波形711が補正される。図11では、補正後の衝撃圧波形である基準衝撃圧波形721を実線にて示し、測定衝撃圧波形711を破線にて示す。   In the calculation of destructive properties, based on the measured impact pressure waveform 711 (see FIG. 9), which is a measurement result by the pressure sensor 814, and the impact pressure waveform at the time of explosive blasting shown in FIG. A reference impact pressure waveform indicating a temporal change in pressure when an impact pressure is applied to an object that is destroyed by the impact pressure (that is, an object that cracks due to the impact pressure) is obtained (step S22). Specifically, in the measured impact pressure waveform 711 shown in FIG. 9, the waveform after the pressure reaches the maximum value has the same shape as the waveform after reaching the maximum pressure in the impact pressure waveform at the time of explosive blasting shown in FIG. More specifically, the measured impact pressure waveform 711 is corrected so that the pressure rapidly decreases from the maximum value and becomes 0 after 200 μs from the generation of the impact pressure. In FIG. 11, the reference impact pressure waveform 721 which is the corrected impact pressure waveform is indicated by a solid line, and the measured impact pressure waveform 711 is indicated by a broken line.

基準衝撃圧波形721が求められると、放電カートリッジ2の破壊用物質22(図1参照)を用いて図7.Aないし図8.Bに示す試験体82a,82bを実際に破壊することにより、試験体の破壊性状の取得が行われる。本実施の形態では、それぞれ2個の試験体82a,82bが使用される。試験体82aは、略円柱状の鉄筋コンクリートであり、図7.Aおよび図7.Bに示すように、試験体82aの上面(すなわち、図7.B中の上側の主面)には、平面視における中心線を中心として下方に伸びる凹部821が電動コア抜きドリル等により形成されている。試験体82aは、略円柱状のコンクリート本体822、コンクリート本体822の内部にて上記中心線を中心とする円周上に等間隔に配列された上下方向に伸びる8本の主筋823、および、8本の主筋823と交差するように上下方向に等間隔に配列された円周状の6本の帯筋824を備える。   When the reference impact pressure waveform 721 is obtained, the breakdown material 22 (see FIG. 1) of the discharge cartridge 2 is used to perform FIG. A thru | or FIG. By actually destroying the test bodies 82a and 82b shown in B, the destructive properties of the test body are acquired. In the present embodiment, two test bodies 82a and 82b are used. The test body 82a is substantially columnar reinforced concrete, and FIG. A and FIG. As shown in B, on the upper surface of the test body 82a (that is, the upper main surface in FIG. 7.B), a recess 821 extending downward about the center line in plan view is formed by an electric core drill or the like. ing. The test body 82a includes a substantially cylindrical concrete body 822, eight main bars 823 extending in the vertical direction and arranged at equal intervals on the circumference centered on the center line inside the concrete body 822, and 8 There are six circumferential strips 824 arranged at equal intervals in the vertical direction so as to intersect with the main strips 823 of the book.

本実施の形態では、試験体82aの上下面の直径は600mmであり、高さは600mmである。また、凹部821の上下方向に垂直な断面は略円形であり、凹部821の上面からの深さは350mmである。主筋823としては長さ500mm、D22のSD(異形棒鋼)345が利用され、帯筋824としてはD10のSD295が利用される。隣接する帯筋824の上下方向の間隔は100mmである。   In the present embodiment, the diameter of the upper and lower surfaces of the test body 82a is 600 mm, and the height is 600 mm. The cross section perpendicular to the vertical direction of the recess 821 is substantially circular, and the depth from the upper surface of the recess 821 is 350 mm. As the main reinforcement 823, an SD (deformed bar) 345 having a length of 500 mm and D22 is used, and as the rebar 824, SD295 of D10 is used. The interval in the vertical direction between the adjacent strips 824 is 100 mm.

試験体82bは、試験体82aと同様の略円柱状の鉄筋コンクリートであり、図8.Aおよび図8.Bに示すように、試験体82bの上面には、平面視における中心線を中心として下方に伸びる凹部821が電動コア抜きドリル等により形成されている。試験体82bは、略円柱状のコンクリート本体822、コンクリート本体822の内部にて上記中心線を中心とする2つの同心円上にそれぞれ等間隔に配列された上下方向に伸びる8本の主筋823、内側の8本の主筋823と交差するように上下方向に等間隔に配列された円周状の7本の帯筋824、および、外側の8本の主筋823と交差するように上下方向に等間隔に配列された円周状の7本の帯筋824を備える。   The test body 82b is a substantially columnar reinforced concrete similar to the test body 82a. A and FIG. As shown in B, on the upper surface of the test body 82b, a recess 821 extending downward about the center line in plan view is formed by an electric core drill or the like. The test body 82b includes a substantially cylindrical concrete main body 822, eight main bars 823 extending in the vertical direction and arranged at equal intervals on two concentric circles centered on the center line inside the concrete main body 822, and the inner side. 7 circumferential bars 824 arranged at equal intervals in the vertical direction so as to intersect the eight main muscles 823, and equal intervals in the vertical direction so as to intersect with the eight outer main muscles 823. Seven circumferential strips 824 arranged in a circle.

本実施の形態では、試験体82bの上下面の直径は600mmであり、高さは800mmである。また、凹部821の上下方向に垂直な断面は略円形であり、凹部821の上面からの深さは500mmである。主筋823としては長さ700mm、D22のSD345が利用され、帯筋824としてはD10のSD295が利用される。上下方向にて隣接する帯筋824の上下方向の間隔は100mmであり、内側の7本の帯筋824の上下方向の位置と外側の7本の帯筋824の上下方向の位置とは等しくされる。試験体82a,82bのコンクリート本体822、主筋823および帯筋824のそれぞれの材料定数を図12に示す。   In the present embodiment, the diameter of the upper and lower surfaces of the test body 82b is 600 mm, and the height is 800 mm. Moreover, the cross section perpendicular | vertical to the up-down direction of the recessed part 821 is substantially circular, and the depth from the upper surface of the recessed part 821 is 500 mm. The main muscle 823 is 700 mm long and D22 SD345 is used, and the strap 824 is D10 SD295. The vertical distance between the adjacent strips 824 in the vertical direction is 100 mm, and the vertical position of the inner seven strips 824 and the vertical position of the seven outer strips 824 are made equal. The FIG. 12 shows the material constants of the concrete body 822, the main reinforcement 823, and the band reinforcement 824 of the test bodies 82a and 82b.

破壊用物質22による破壊性状の取得では、まず、ステップS21にて使用された放電カートリッジ2から破壊用物質22の量が5mlに変更された新たな放電カートリッジ2が、図7.Aおよび図7.Bに示す試験体82aの凹部821に挿入され(すなわち、試験体82aの内部に収容され)、凹部821内に砂等のタンピング材826が充填される。続いて、被破壊物9の破壊の際と同様に、放電カートリッジ2の一対の電極23(図1参照)に電気エネルギーが供給され、金属細線24(図1参照)が溶融気化およびプラズマ化する際に発生する高温高圧により、放電カートリッジ2の破壊用物質22(図1参照)を反応させて瞬間的に蒸発気化させる。そして、破壊用物質22の気化の際の膨張による衝撃圧により試験体82aが破壊され、試験体82aの破壊性状(すなわち、亀裂の幅および分布)が取得される(ステップS23)。   In acquiring the destructive property by the destructive substance 22, first, a new discharge cartridge 2 in which the amount of the destructive substance 22 is changed to 5 ml from the discharge cartridge 2 used in step S21 is shown in FIG. A and FIG. It is inserted into the recess 821 of the test body 82a shown in B (that is, accommodated in the test body 82a), and the tamping material 826 such as sand is filled in the recess 821. Subsequently, as in the case of destruction of the object 9 to be destroyed, electric energy is supplied to the pair of electrodes 23 (see FIG. 1) of the discharge cartridge 2, and the metal thin wires 24 (see FIG. 1) are melted and vaporized and turned into plasma. The destruction material 22 (see FIG. 1) of the discharge cartridge 2 is reacted and instantaneously evaporated by the high temperature and high pressure generated at that time. Then, the test body 82a is destroyed by the impact pressure due to the expansion during the vaporization of the destructive substance 22, and the destructive properties (that is, the crack width and distribution) of the test body 82a are acquired (step S23).

図13.Aは、破壊後の亀裂が生じた試験体82aの外観を示し、図13.Bは、破壊後の試験体82aの上面および側面に生じた亀裂825の幅および分布を示す図である。図13.Bでは、図示の都合上、試験体82aの側面を展開して描いており、側面の左右方向の中央部が、図中の上面の下側の部位に対応する。図13.Bでは、幅が1.0mm未満の亀裂825を細線にて示し、また、主筋823および帯筋824を破線にて併せて描いている(図20.B、図23.Bおよび図25.Bにおいても同様)。試験体82aの側面には最大幅が数mmの亀裂825が生じており、これらの亀裂825は主筋823や帯筋824におよそ沿って伸びる。試験体82aの側面に生じた亀裂825は、試験体82aの上面および底面に到達するものが多い。また、試験体82aの上面にも亀裂825が生じている。   FIG. A shows the external appearance of the test body 82a in which a crack after fracture occurred, and FIG. B is a diagram showing the width and distribution of cracks 825 generated on the upper surface and side surfaces of the specimen 82a after fracture. FIG. In B, for convenience of illustration, the side surface of the test body 82a is drawn in an expanded manner, and the center portion in the left-right direction of the side surface corresponds to the lower portion of the upper surface in the drawing. FIG. In B, the crack 825 having a width of less than 1.0 mm is shown by a thin line, and the main reinforcing bar 823 and the band reinforcing bar 824 are drawn together by a broken line (FIGS. 20.B, 23.B, and 25.B). The same applies to). Cracks 825 having a maximum width of several millimeters are formed on the side surface of the test body 82a, and these cracks 825 extend approximately along the main bars 823 and the band bars 824. Many of the cracks 825 generated on the side surface of the test body 82a reach the top and bottom surfaces of the test body 82a. In addition, a crack 825 is also generated on the upper surface of the test body 82a.

次に、図12に示す材料定数に基づいて、試験体82aの各材料(コンクリート本体822、主筋823および帯筋824)の静的な応力−歪み特性が定義され、さらに、各材料の歪み速度依存性を考慮して試験体82aの構造の動的なモデル化が行われる。換言すれば、試験体82aの構造のモデル化では、試験体82aの各材料の応力−歪み特性が歪み速度依存性を有する。   Next, based on the material constants shown in FIG. 12, static stress-strain characteristics of each material (concrete body 822, main reinforcement 823, and strip reinforcement 824) of the test body 82a are defined, and further, the strain rate of each material Dynamic modeling of the structure of the specimen 82a is performed in consideration of the dependency. In other words, in modeling the structure of the test body 82a, the stress-strain characteristics of each material of the test body 82a have a strain rate dependency.

静的なモデル化では、圧縮側は、応力の下降域を含めた簡略化した履歴モデルを用い、引張側は、軟化域に1/4モデルを踏襲している。図14および図15はそれぞれ、試験体82aのコンクリート本体822の圧縮強度および引張強度を示す図であり、図中の●印(ε’=0s−1)が静的な圧縮強度および引張強度を示す。このとき、数1に示す破壊エネルギーGfは78.8N/mとなり、数2に示す引張応力が0となる時の亀裂の幅wは0.2mmとなる。なお、数1および数2における圧縮強度fcおよび引張強度ftは図12に示す値が用いられ、粗骨材の最大寸法dmaxは20mmである。また、亀裂の幅wを特性長さLch(本実施の形態では、代表長さである100mm)により除することにより歪みに変換している。 In the static modeling, the compression side uses a simplified hysteresis model including a stress decrease region, and the tension side follows the 1/4 model in the softening region. FIG. 14 and FIG. 15 are diagrams showing the compressive strength and tensile strength of the concrete body 822 of the test body 82a, respectively. The ● mark (ε ′ = 0 s −1 ) in the drawing indicates the static compressive strength and tensile strength. Show. At this time, the fracture energy Gf shown in Equation 1 is 78.8 N / m, and the crack width w when the tensile stress shown in Equation 2 is 0 is 0.2 mm. The values shown in FIG. 12 are used for the compressive strength fc and the tensile strength ft in Equations 1 and 2, and the maximum dimension dmax of the coarse aggregate is 20 mm. Further, the crack width w is converted by distortion by dividing it by the characteristic length Lch (in this embodiment, the representative length is 100 mm).

Figure 2011047803
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一方、動的なモデル化では、歪み速度ε’の影響は、歪み速度ε’が30s−1以下の範囲では数3および数4のように表され、歪み速度ε’が30s−1よりも大きい範囲では数5および数6のように表される。なお、数3ないし数6におけるfcdおよびftdはそれぞれ動的な圧縮強度および引張強度を表し、fcsおよびftsはそれぞれ静的な圧縮強度および引張強度を表す。また、各係数α、β、γ、δは、数7ないし数10に示す値である。 On the other hand, in the dynamic modeling, the influence of the strain rate ε ′ is expressed as in Equations 3 and 4 when the strain rate ε ′ is 30 s −1 or less, and the strain rate ε ′ is greater than 30 s −1. The large range is expressed as Equation 5 and Equation 6. In Equations 3 to 6, fcd and ftd represent dynamic compressive strength and tensile strength, respectively, and fcs and fts represent static compressive strength and tensile strength, respectively. The coefficients α, β, γ, and δ are values shown in Equations 7 to 10.

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数3ないし数6に示す歪み速度ε’の影響は図16のように表され、当該歪み速度ε’の影響を考慮した動的な圧縮強度および引張強度は、図14および図15中において●印以外の印(ε’=0.01〜100s−1)にて示される。図16の横軸は歪み速度を示し、縦軸は、静的な圧縮強度および引張強度に対する動的な圧縮強度および引張強度の割合を示す。 The influence of the strain rate ε ′ shown in Equations 3 to 6 is expressed as shown in FIG. 16, and the dynamic compressive strength and tensile strength considering the effect of the strain rate ε ′ are shown in FIG. 14 and FIG. It is indicated by a mark other than the mark (ε ′ = 0.01 to 100 s −1 ). The horizontal axis in FIG. 16 indicates the strain rate, and the vertical axis indicates the ratio of the dynamic compressive strength and tensile strength to the static compressive strength and tensile strength.

試験体82aのモデル化では、試験体82aの形状および作用荷重(すなわち、放電カートリッジ2による衝撃圧)の対称性を考慮して、図17に示す1/4モデルが用いられ、試験体82aの中心線を通る切り出し面827の条件を面対称としている。また、試験体82aの底面の境界条件を剛表面への面接触としている。主筋823および帯筋824(図7.Aおよび図7.B参照)はトラス要素としてモデル化し、コンクリート本体822と主筋823および帯筋824とは完全付着としている。コンクリート本体822には、8節点ソリッドの低減積分要素を用い、凹部821の要素分割は周方向に16分割(1/4モデルでは4分割)としている。図18.Aおよび図18.Bはそれぞれ、試験体82aのモデルにおける圧力作用部である凹部821の底部近傍の部位(図17中に丸印を付して示す。)の縦断面図および横断面図を示し、図中の矢印は凹部821に作用する圧力を示す。   In modeling the test body 82a, a ¼ model shown in FIG. 17 is used in consideration of the shape of the test body 82a and the symmetry of the applied load (that is, the impact pressure by the discharge cartridge 2). The condition of the cut-out surface 827 passing through the center line is plane symmetric. Further, the boundary condition of the bottom surface of the test body 82a is the surface contact with the rigid surface. The main bar 823 and the band bar 824 (see FIGS. 7.A and 7.B) are modeled as truss elements, and the concrete body 822, the main bar 823, and the band bar 824 are completely attached. The concrete body 822 uses a reduction integration element of 8-node solid, and the element division of the recess 821 is 16 divisions in the circumferential direction (four divisions in the 1/4 model). FIG. A and FIG. B shows a longitudinal sectional view and a transverse sectional view of a portion (indicated by a circle in FIG. 17) in the vicinity of the bottom of the concave portion 821 which is a pressure acting portion in the model of the test body 82a. The arrow indicates the pressure acting on the recess 821.

試験体82aのモデル化が終了すると、ステップS22にて求められた基準衝撃圧波形を入力波形として、当該入力波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82aの破壊性状が数値解析により求められる。本実施の形態では、数値解析手法としてFEM(有限要素法)が用いられ、試験体82aの破壊終了後、十分な時間が経過したとみなせる時刻(すなわち、歪みが一定値に収束したとみなせる時刻であり、例えば、衝撃圧の発生から3000μ秒後)における試験体82aの最大主歪み(引張歪み)の分布が、試験体82aの破壊性状として求められる。   When the modeling of the test body 82a is completed, the fracture characteristic of the test body 82a when the impact pressure of the input waveform is applied is obtained by numerical analysis using the reference impact pressure waveform obtained in step S22 as an input waveform. . In the present embodiment, FEM (finite element method) is used as a numerical analysis method, and the time when it can be considered that a sufficient time has passed after the destruction of the test body 82a (that is, the time when the distortion can be considered to have converged to a constant value). For example, the distribution of the maximum principal strain (tensile strain) of the test body 82a at 3000 μsec after the generation of the impact pressure is obtained as the destructive property of the test body 82a.

続いて、数値解析により求められた破壊性状(以下、「算出破壊性状」という。)と図13.Bに示す試験体82aの実際の破壊性状(すなわち、ステップS23にて取得された破壊性状)とが比較され、算出破壊性状が実際の破壊性状に相当し、同等とみなせる場合は、入力波形が算出衝撃圧波形として取得される。一方、算出破壊性状が実際の破壊性状に相当しない場合は、基準衝撃圧波形に基づいて次の入力波形が生成される。次の入力波形は、基準衝撃圧波形の形状をおよそ維持しつつ基準衝撃圧波形の最大圧力を変更することにより(本実施の形態では、基準衝撃圧波形全体に所定の値を乗じることにより)生成される。   Subsequently, the fracture properties obtained by numerical analysis (hereinafter referred to as “calculated fracture properties”) and FIG. When the actual destructive property of the test body 82a shown in B (that is, the destructive property acquired in step S23) is compared, and the calculated destructive property corresponds to the actual destructive property and can be regarded as equivalent, the input waveform is Acquired as a calculated impact pressure waveform. On the other hand, when the calculated destructive property does not correspond to the actual destructive property, the next input waveform is generated based on the reference impact pressure waveform. The next input waveform is obtained by changing the maximum pressure of the reference impact pressure waveform while maintaining the shape of the reference impact pressure waveform (in this embodiment, by multiplying the entire reference impact pressure waveform by a predetermined value). Generated.

そして、次の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82aの算出破壊性状が求められ、算出破壊性状と実際の破壊性状とが比較される。被破壊物9の破壊性状算出方法では、試験体82aの実際の破壊性状に相当する算出破壊性状が得られるまで、基準衝撃圧波形に基づいて新たな入力波形が生成されて新たな入力波形について算出破壊性状と実際の破壊性状との比較が行われ、実際の破壊性状に相当する算出破壊性状が得られた入力波形が算出衝撃圧波形として取得される。換言すれば、基準衝撃圧波形から複数の入力波形を生成し、当該複数の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82aの破壊性状を数値解析により求め、実際の破壊性状に相当する破壊性状が得られる入力波形が算出衝撃圧波形として取得される(ステップS24)。   Then, the calculated destructive property of the test body 82a when the impact pressure of the next input waveform is applied is obtained, and the calculated destructive property and the actual destructive property are compared. In the method for calculating the destructive property of the to-be-destructed object 9, a new input waveform is generated based on the reference impact pressure waveform until the calculated destructive property corresponding to the actual destructive property of the specimen 82a is obtained. The calculated destructive property is compared with the actual destructive property, and an input waveform in which the calculated destructive property corresponding to the actual destructive property is obtained is acquired as a calculated impact pressure waveform. In other words, a plurality of input waveforms are generated from the reference impact pressure waveform, and the destructive properties of the test body 82a when the impact pressures of the plural input waveforms are applied are obtained by numerical analysis and correspond to the actual destructive properties. An input waveform that provides destructive properties is acquired as a calculated impact pressure waveform (step S24).

図19は、算出衝撃圧波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82aの算出破壊性状を示す図である。図19では、試験体82aの1/4モデルを中心線とは反対側および中心線側からそれぞれ見た斜視図を示す(図22、図24および図26においても同様)。図19に示す算出破壊性状では、試験体82aの側面において放電カートリッジ2のおよその位置に水平方向の歪み(すなわち、亀裂に対応する歪み)が生じており、主筋823に沿って伸びる上下方向の歪みが生じている。また、試験体82aの上面において帯筋824に沿う多角形の歪みが生じている。これらの歪みは、図13.Bに示す試験体82aの実際の破壊性状における亀裂825の分布に良く整合している。また、図19に示す算出破壊性状からは、試験体82aの内部において主筋823に沿う亀裂が生じていることがわかる。   FIG. 19 is a diagram showing the calculated destructive properties of the test body 82a when the impact pressure of the calculated impact pressure waveform is applied. FIG. 19 shows perspective views of the 1/4 model of the test body 82a as viewed from the side opposite to the center line and from the center line side (the same applies to FIGS. 22, 24, and 26). In the calculated destructive property shown in FIG. 19, horizontal distortion (that is, distortion corresponding to the crack) occurs at the approximate position of the discharge cartridge 2 on the side surface of the test body 82 a, and the vertical direction extending along the main muscle 823. Distortion has occurred. Further, a polygonal distortion along the band 824 is generated on the upper surface of the test body 82a. These distortions are shown in FIG. It closely matches the distribution of cracks 825 in the actual fracture properties of the specimen 82a shown in FIG. Further, from the calculated destructive properties shown in FIG. 19, it can be seen that a crack is generated along the main muscle 823 inside the specimen 82a.

1個目の試験体82aについて算出衝撃圧波形が取得されると、破壊用物質22の量が10mlである新たな放電カートリッジ2(すなわち、ステップS21にて使用された放電カートリッジ2と同様の新たな放電カートリッジ2)が、2個目の試験体82aの凹部821(図7.Aおよび図7.B参照)に挿入される。換言すれば、1個目の試験体82aの破壊時から破壊用物質22の量が変更される(ステップS25,S26)。続いて、ステップS23に戻り、1個目の試験体82aの破壊の際と同様に、凹部821内にタンピング材826が充填され、放電カートリッジ2に電気エネルギーが供給されて破壊用物質22が蒸発気化する。そして、破壊用物質22の気化の際の衝撃圧により、試験体82aが図20.Aに示すように破壊され、図20.Bに示すように、試験体82aの破壊性状が取得される(ステップS23)。試験体82aの側面には最大幅が20mm〜30mmの亀裂825が生じており、これらの亀裂825は主筋823や帯筋824におよそ沿って伸びる。試験体82aの側面に生じた亀裂825は、破壊用物質22の量が5mlの場合と同様に、試験体82aの上面および底面に到達するものが多く、また、試験体82aの上面にも亀裂825が生じている。   When the calculated impact pressure waveform is acquired for the first specimen 82a, a new discharge cartridge 2 in which the amount of the destructive substance 22 is 10 ml (that is, a new cartridge similar to the discharge cartridge 2 used in step S21) is obtained. The discharge cartridge 2) is inserted into the recess 821 (see FIGS. 7.A and 7.B) of the second test body 82a. In other words, the amount of the destructive substance 22 is changed from when the first specimen 82a is destroyed (steps S25 and S26). Subsequently, returning to step S23, the tamping material 826 is filled in the recess 821, and electric energy is supplied to the discharge cartridge 2 to evaporate the destructive substance 22 as in the case of the destruction of the first specimen 82a. Vaporize. Then, due to the impact pressure at the time of vaporization of the destructive material 22, the test body 82 a is formed as shown in FIG. Destroyed as shown in FIG. As shown to B, the destructive property of the test body 82a is acquired (step S23). Cracks 825 having a maximum width of 20 mm to 30 mm are formed on the side surface of the test body 82a, and these cracks 825 extend along the main bars 823 and the band bars 824. As in the case where the amount of the destructive material 22 is 5 ml, many cracks 825 generated on the side surface of the test body 82a reach the top surface and the bottom surface of the test body 82a, and the top surface of the test body 82a also cracks. 825 has occurred.

2番目の試験体82aは、コンクリート本体822のうち主筋823および帯筋824よりも外側の部位が内側の部位から分離されるまで破壊されており、主筋823および帯筋824よりも外側の部位は、図21.Aに示すように、複数のコンクリート塊として容易に撤去可能な状態となっている。図21.Bは、コンクリート本体822の主筋823および帯筋824よりも外側の部位が撤去された後の試験体82aを示す。図21.Bに示す破壊後の試験体82aでは、主筋823および帯筋824はいずれも破断されていない。   The second specimen 82a is destroyed until the part outside the main reinforcement 823 and the band reinforcement 824 of the concrete body 822 is separated from the inside part, and the part outside the main reinforcement 823 and the band reinforcement 824 is FIG. As shown to A, it is in the state which can be easily removed as several concrete lump. FIG. B shows the test body 82a after the part outside the main reinforcement 823 and the band reinforcement 824 of the concrete main body 822 is removed. FIG. In the specimen 82a after destruction shown in B, neither the main muscle 823 nor the strap 824 is broken.

次に、ステップS22にて求められた基準衝撃圧波形から複数の入力波形を生成し、当該複数の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82aの破壊性状を、上述の試験体82aのモデルを用いて数値解析により求め、実際の破壊性状に相当する破壊性状が得られる入力波形が算出衝撃圧波形として取得される(ステップS24)。図22は、算出衝撃圧波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82aの算出破壊性状を示す図であり、図22に示す算術破壊性状における歪みの分布は、図20.Bに示す試験体82aの実際の破壊性状における亀裂825の分布に良く整合している。また、図22に示す算出破壊性状から、試験体82aの内部において主筋823に沿う亀裂が生じていることもわかる。   Next, a plurality of input waveforms are generated from the reference impact pressure waveform obtained in step S22, and the destructive properties of the test body 82a when the impact pressures of the plurality of input waveforms are applied are described above. An input waveform that is obtained by numerical analysis using the above model and obtains a destructive property corresponding to the actual destructive property is obtained as a calculated impact pressure waveform (step S24). 22 is a diagram showing the calculated fracture properties of the test specimen 82a when the impact pressure of the calculated impact pressure waveform is applied, and the strain distribution in the arithmetic fracture properties shown in FIG. It closely matches the distribution of cracks 825 in the actual fracture properties of the specimen 82a shown in FIG. It can also be seen from the calculated fracture properties shown in FIG. 22 that a crack is formed along the main bar 823 inside the specimen 82a.

続いて、破壊用物質22の量が10mlである新たな放電カートリッジ2が、図8.Aおよび図8.Bに示す試験体82bの凹部821に挿入される(ステップS25,S26)。そして、ステップS23に戻り、試験体82aの破壊の際と同様に、凹部821内にタンピング材826が充填され、放電カートリッジ2に電気エネルギーが供給されて破壊用物質22が蒸発気化する。破壊用物質22の気化の際の衝撃圧により、試験体82bは図23.Aに示すように破壊され、図23.Bに示すように、試験体82bの破壊性状が取得される(ステップS23)。   Subsequently, a new discharge cartridge 2 in which the amount of the destructive substance 22 is 10 ml is shown in FIG. A and FIG. It is inserted into the recess 821 of the test body 82b shown in B (steps S25 and S26). Then, the process returns to step S23, and the tamping material 826 is filled in the concave portion 821, and electric energy is supplied to the discharge cartridge 2 to evaporate the destruction substance 22 in the same manner as the destruction of the test body 82a. Due to the impact pressure at the time of vaporization of the destructive material 22, the test body 82 b is changed to FIG. As shown in FIG. As shown to B, the destructive property of the test body 82b is acquired (step S23).

試験体82bの側面には最大幅が数mmの亀裂825が生じており、これらの亀裂825は主筋823や帯筋824におよそ沿って伸びる。試験体82bの側面に生じた亀裂825は、試験体82aの場合とは異なり、試験体82bの上面および底面に到達するものは少なく、また、試験体82bの上面には亀裂825は生じていない。このような試験体82aと試験体82bとの破壊性状の差は、試験体の上下方向の長さや放電カートリッジ2の上下方向の位置に起因していると考えられる。   Cracks 825 having a maximum width of several millimeters are formed on the side surface of the test body 82b, and these cracks 825 extend approximately along the main bars 823 and the band bars 824. Unlike the case of the test body 82a, few cracks 825 generated on the side surface of the test body 82b reach the upper surface and the bottom surface of the test body 82b, and no crack 825 occurs on the upper surface of the test body 82b. . Such a difference in the destructive properties between the test body 82a and the test body 82b is considered to be caused by the vertical length of the test body and the vertical position of the discharge cartridge 2.

次に、試験体82bの構造が試験体82aと同様の方法によりモデル化される。そして、ステップS22にて求められた基準衝撃圧波形から複数の入力波形が生成され、当該複数の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82bの破壊性状が、試験体82bのモデルを用いて数値解析により求められ、実際の破壊性状に相当する破壊性状が得られる入力波形が算出衝撃圧波形として取得される(ステップS24)。図24は、算出衝撃圧波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82bの算出破壊性状を示す図であり、図24に示す算術破壊性状における歪みの分布は、図23.Bに示す試験体82bの実際の破壊性状における亀裂825の分布に良く整合している。また、図24に示す算出破壊性状から、試験体82bの内部において主筋823に沿う亀裂が生じていることもわかる。   Next, the structure of the test body 82b is modeled by the same method as the test body 82a. Then, a plurality of input waveforms are generated from the reference impact pressure waveform obtained in step S22, and the destructive property of the test body 82b when the impact pressures of the plurality of input waveforms are applied is the model of the test body 82b. An input waveform that is obtained by numerical analysis and obtains a destructive property corresponding to the actual destructive property is acquired as a calculated impact pressure waveform (step S24). 24 is a diagram showing the calculated fracture property of the test specimen 82b when the impact pressure of the calculated impact pressure waveform is applied. The strain distribution in the arithmetic fracture property shown in FIG. It matches well with the distribution of cracks 825 in the actual destructive properties of the specimen 82b shown in FIG. In addition, it can be seen from the calculated fracture property shown in FIG. 24 that a crack is formed along the main bar 823 inside the specimen 82b.

算出衝撃圧波形が取得されると、破壊用物質22の量が15mlである新たな放電カートリッジ2が、2個目の試験体82bの凹部821(図8.Aおよび図8.B参照)に挿入される(ステップS25,S26)。続いて、ステップS23に戻り、1個目の試験体82bの破壊の際と同様に、凹部821内にタンピング材826が充填され、放電カートリッジ2に電気エネルギーが供給されて破壊用物質22が蒸発気化する。そして、破壊用物質22の気化の際の衝撃圧により、試験体82bが図25.Aに示すように破壊され、図25.Bに示すように、試験体82bの破壊性状が取得される(ステップS23)。試験体82bの側面には最大幅が数mmの亀裂825が生じており、これらの亀裂825は主筋823や帯筋824におよそ沿って伸びる。試験体82bの側面に生じた亀裂825は、破壊用物質22の量が10mlの場合と同様に、試験体82bの上面および底面に到達するものは少なく、また、試験体82bの上面には亀裂825は生じていない。   When the calculated impact pressure waveform is acquired, a new discharge cartridge 2 in which the amount of the destructive material 22 is 15 ml is placed in the recess 821 (see FIGS. 8.A and 8.B) of the second specimen 82b. Inserted (steps S25 and S26). Subsequently, the process returns to step S23, and the tamping material 826 is filled in the recess 821, and electric energy is supplied to the discharge cartridge 2 to evaporate the destructive substance 22 in the same manner as when the first specimen 82b is destroyed. Vaporize. Then, due to the impact pressure at the time of vaporization of the destructive material 22, the test body 82 b is formed as shown in FIG. As shown in FIG. As shown to B, the destructive property of the test body 82b is acquired (step S23). Cracks 825 having a maximum width of several millimeters are formed on the side surface of the test body 82b, and these cracks 825 extend approximately along the main bars 823 and the band bars 824. As with the case where the amount of the destructive material 22 is 10 ml, there are few cracks 825 generated on the side surface of the test body 82b, and there are few cracks on the upper surface of the test body 82b. 825 has not occurred.

次に、ステップS22にて求められた基準衝撃圧波形から複数の入力波形が生成され、当該複数の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82bの破壊性状が、上述の試験体82bのモデルを用いて数値解析により求められ、実際の破壊性状に相当する破壊性状が得られる入力波形が算出衝撃圧波形として取得される(ステップS24)。図26は、算出衝撃圧波形の衝撃圧が加えられた場合の試験体82bの算出破壊性状を示す図であり、図26に示す算術破壊性状における歪みの分布は、図25.Bに示す試験体82bの実際の破壊性状における亀裂825の分布に良く整合している。また、図26に示す算出破壊性状から、試験体82aの内部において主筋823に沿う亀裂が生じていることもわかる。   Next, a plurality of input waveforms are generated from the reference impact pressure waveform obtained in step S22, and the destructive property of the test body 82b when the impact pressures of the plurality of input waveforms are applied is the above-described test body 82b. An input waveform that is obtained by numerical analysis using the above model and obtains a destructive property corresponding to the actual destructive property is obtained as a calculated impact pressure waveform (step S24). 26 is a diagram showing the calculated fracture property of the test specimen 82b when the impact pressure of the calculated impact pressure waveform is applied, and the strain distribution in the arithmetic fracture property shown in FIG. It matches well with the distribution of cracks 825 in the actual destructive properties of the specimen 82b shown in FIG. In addition, it can be seen from the calculated destructive properties shown in FIG. 26 that a crack is formed along the main bar 823 inside the specimen 82a.

このように、準備された全ての試験体について、放電カートリッジ2の破壊用物質22の量を変更しつつステップS23,S24が繰り返され(ステップS25)、試験体の破壊に用いられた破壊用物質22の量とステップS24にて取得された算出衝撃圧波形との関係を示す破壊用物質量−衝撃圧特性が取得される(ステップS27)。図27は、破壊用物質量−衝撃圧特性の一例として、破壊用物質22の量とこれに対応する算出衝撃圧波形の最大圧力との関係を示す図である。図27に示すように、破壊用物質22の量が5ml、10mlおよび15mlの場合の最大圧力はそれぞれ、1.5kN/mm、1.8kN/mm、および、2.0kN/mmである。 As described above, steps S23 and S24 are repeated for all the prepared specimens while changing the amount of the destruction substance 22 of the discharge cartridge 2 (step S25), and the destruction substance used for breaking the specimen. The destructive substance amount-impact pressure characteristic indicating the relationship between the amount of 22 and the calculated impact pressure waveform acquired in step S24 is acquired (step S27). FIG. 27 is a diagram illustrating the relationship between the amount of the destructive substance 22 and the maximum pressure of the calculated impact pressure waveform corresponding to the destructive substance amount-impact pressure characteristic. As shown in FIG. 27, the maximum pressure when the amount of the destructive substance 22 is 5 ml, 10 ml and 15 ml is 1.5 kN / mm 2 , 1.8 kN / mm 2 and 2.0 kN / mm 2 , respectively. is there.

ここで、試験体82a,82bにおける上下方向に垂直な断面における歪みについて説明する。図28.Aおよび図28.Bはそれぞれ、試験体82a,82bを放電カートリッジ2が配置される位置にて上下方向に垂直に切断した断面における最大主歪みのベクトル図であり、上述の数値解析による試験体82a,82bの破壊性状の取得時に算出されたものである。   Here, the distortion in the cross section perpendicular to the vertical direction of the test bodies 82a and 82b will be described. FIG. A and FIG. B is a vector diagram of the maximum principal strain in a cross section obtained by cutting the test bodies 82a and 82b perpendicularly in the vertical direction at the position where the discharge cartridge 2 is disposed, and the destruction of the test bodies 82a and 82b by the numerical analysis described above. It is calculated at the time of acquisition of properties.

図28.Aに示すように、試験体82aの中心近傍(すなわち、凹部821近傍)では、径方向に垂直な方向(以下、「接線方向」という。)に大きな歪みが生じており、主筋823および帯筋824の位置(以下、「配筋位置」という。)にて歪みの方向が半径方向へと変化する。また、配筋位置から外側に離れた位置と外側縁との間の領域では、再び接線方向の歪みが卓越している。図28.Bに示すように、試験体82bの中心近傍(すなわち、凹部821近傍)では、接線方向に大きな歪みが生じており、内側の配筋位置と外側の配筋位置との間の領域では接線方向の歪みが卓越している。図28.Aおよび図28.Bに示すように、試験体82a,82bでは、主筋823および帯筋824により歪みの方向が変化し、主筋823および帯筋824に沿う、または、主筋823および帯筋824から外側に向かう亀裂が生じる。   FIG. As shown in A, in the vicinity of the center of the test body 82a (that is, in the vicinity of the recess 821), a large strain is generated in a direction perpendicular to the radial direction (hereinafter referred to as “tangential direction”). The direction of distortion changes in the radial direction at a position 824 (hereinafter referred to as “rearrangement position”). Further, in the region between the position away from the bar arrangement position and the outer edge, the tangential distortion is again dominant. FIG. As shown in B, a large distortion occurs in the tangential direction in the vicinity of the center of the test body 82b (that is, in the vicinity of the concave portion 821), and the tangential direction in the region between the inner bar arrangement position and the outer bar arrangement position. The distortion is outstanding. FIG. A and FIG. As shown in B, in the test bodies 82a and 82b, the direction of distortion is changed by the main muscle 823 and the band muscle 824, and a crack is formed along the main muscle 823 and the band muscle 824 or outward from the main muscle 823 and the band muscle 824. Arise.

図29は、図28.Aおよび図28.B中において丸で囲んで示す主筋823と配筋位置との交差位置におけるコンクリート本体822および帯筋824の歪みの時間的変化を示す図である。図29に示すように、試験体82aでは、帯筋824に生じた歪みは歪みの発生から約500μ秒後に約0.3%にて静定し、コンクリート本体822の帯筋824よりも外側の部位に生じた歪みは約1500μ秒後に約6%にて静定する。また、試験体82bでは、内側および外側の帯筋824に生じた歪みはそれぞれ、歪みの発生から約500μ秒後に約0.4%および約0.2%にて静定し、コンクリート本体822の内側の帯筋824と外側の帯筋824との間の部位に生じた歪みは約500μ秒後に約1.0%にて静定し、コンクリート本体822の外側の帯筋824よりも外側の部位に生じた歪みは約2000μ秒後に約6%にて静定する。   29 is the same as FIG. A and FIG. It is a figure which shows the time change of the distortion of the concrete main body 822 and the strip reinforcement 824 in the crossing position of the main reinforcement 823 shown with a circle in B, and a bar arrangement position. As shown in FIG. 29, in the test body 82a, the strain generated in the strip 824 is settled at about 0.3% after about 500 μsec from the occurrence of the strain, and is outside of the strip 824 of the concrete body 822. The strain produced at the site settles at about 6% after about 1500 μsec. Further, in the test body 82b, the strains generated in the inner and outer band streaks 824 are settled at about 0.4% and about 0.2% about 500 μsec after the occurrence of the strain, respectively. The strain generated in the region between the inner band 824 and the outer band 824 is settled at about 1.0% after about 500 μsec, and the region outside the outer band 824 of the concrete body 822. The strain produced in is settled at about 6% after about 2000 μsec.

このように、コンクリート本体822の帯筋824と外縁との間の部位における歪みが他の部位よりも大きくなっているが、これは、試験体の中心から外縁に向かって進行する圧力波が外縁(すなわち、自由端)にて反射し、後続の圧力波と当該部位において重なって歪みが成長したことによるものと考えられる。また、図29では、歪みの時間的変化を示す曲線の勾配が歪み速度ε’を表すことになり、コンクリート本体822の帯筋824と外縁との間の部位ではε’が数10s−1と比較的大きい値をとる。このことから、数値解析の精度を向上するためには、試験体82a,82bのモデル化において歪み速度依存性を考慮することが好ましいといえる。 As described above, the distortion at the portion between the strip 824 and the outer edge of the concrete body 822 is larger than that at the other portion. This is because the pressure wave traveling from the center of the test body toward the outer edge is the outer edge. This is considered to be due to the fact that the strain is reflected by the reflection (ie, the free end) and overlapped with the subsequent pressure wave in the relevant portion and grown. Further, in FIG. 29, the slope of the curve indicating the temporal change in strain represents the strain rate ε ′, and ε ′ is several tens s −1 at the portion between the strip 824 and the outer edge of the concrete body 822. Take a relatively large value. From this, it can be said that in order to improve the accuracy of the numerical analysis, it is preferable to consider the strain rate dependency in the modeling of the test bodies 82a and 82b.

破壊用物質量−衝撃圧特性の取得が終了すると、上述の試験体82a,82bのモデル化に準じた手法により、被破壊物9の構造のモデル化が行われる。続いて、ステップS27にて取得された破壊用物質量−衝撃圧特性に基づいて、被破壊物9の破壊に使用される破壊用物質22の量から解析用衝撃圧波形が求められる。本実施の形態では、図27に示すグラフから、被破壊物9の破壊に使用される破壊用物質22の量に対応する最大圧力が求められ、基準衝撃圧波形721(図11参照)の最大値に対する当該最大圧力の割合を基準衝撃圧波形721に乗じることにより解析用衝撃圧波形が求められる。そして、解析用衝撃圧波形を用いてFEMによる数値解析を行うことにより、解析用衝撃圧波形を有する衝撃圧が被破壊物9の凹部91の内壁に加えられた場合の被破壊物9の破壊性状が、試験体82a,82bの破壊性状取得の場合と同様に算出される(ステップS28)。   When the acquisition of the destructive substance amount-impact pressure characteristics is completed, the structure of the destruction target 9 is modeled by a method according to the modeling of the test bodies 82a and 82b described above. Subsequently, based on the amount of destructive material-impact pressure characteristics acquired in step S27, an analysis impact pressure waveform is obtained from the amount of destructive material 22 used to destroy the object 9 to be destructed. In the present embodiment, from the graph shown in FIG. 27, the maximum pressure corresponding to the amount of the destructive substance 22 used to destroy the object 9 is obtained, and the maximum of the reference impact pressure waveform 721 (see FIG. 11) is obtained. The analysis impact pressure waveform is obtained by multiplying the reference impact pressure waveform 721 by the ratio of the maximum pressure to the value. Then, by performing a numerical analysis by FEM using the analysis impact pressure waveform, the destruction of the destruction target 9 when the impact pressure having the analysis impact pressure waveform is applied to the inner wall of the recess 91 of the destruction target 9 The properties are calculated in the same manner as in the case of obtaining the destructive properties of the test bodies 82a and 82b (step S28).

被破壊物9の破壊性状の算出は、被破壊物9の実際の破壊よりも前に、破壊用物質22の量、放電カートリッジ2が挿入される凹部91の深さや位置等を様々に変更しつつ行われ、所望の破壊性状となるように、破壊用物質22の量や凹部の深さおよび位置等が決定される。その結果、被破壊物9の破壊作業の最適化(すなわち、安全性の向上や作業コストの低減等)が実現される。   The destruction property of the destruction target 9 is calculated by changing the amount of the destruction material 22 and the depth and position of the recess 91 in which the discharge cartridge 2 is inserted before the actual destruction of the destruction target 9. The amount of the destructive substance 22 and the depth and position of the recess are determined so that the desired destructive properties are obtained. As a result, optimization of the destruction work of the destruction target 9 (that is, improvement of safety, reduction of work cost, etc.) is realized.

本実施の形態に係る破壊性状の算出方法は、破壊性状の算出精度をより高くするという観点からは、試験体82a,82bおよび被破壊物9が同種の構造を有する(すなわち、単一の同じ材料、または、複数種類の材料の同様の組合せにて形成される)ことが好ましいが、当該算出方法は、必ずしも試験体82a,82bと同様の鉄筋コンクリート構造物である被破壊物9のみに適用されるわけではなく、試験体82a,82bとは異なる構造の被破壊物(例えば、コンクリートのみにより形成された構造物や岩石)にも適用可能である。この場合、被破壊物の構造をモデル化した上で、上述のステップS22,S27にて取得された基準衝撃圧波形、および、破壊用物質量−衝撃圧特性に基づいて求められた解析用衝撃圧波形を用いて数値解析を行うことにより、被破壊物の破壊性状が求められる。   In the destructive property calculation method according to the present embodiment, from the viewpoint of increasing the destructive property calculation accuracy, the specimens 82a and 82b and the object 9 to be destructed have the same type of structure (that is, a single same property). Preferably, the calculation method is applied only to the destructive object 9 which is a reinforced concrete structure similar to the test bodies 82a and 82b. However, the present invention can be applied to an object to be destroyed (for example, a structure or a rock formed only with concrete) having a structure different from that of the test bodies 82a and 82b. In this case, after modeling the structure of the object to be destroyed, the analytical impact obtained based on the reference impact pressure waveform obtained in the above-described steps S22 and S27 and the destructive substance amount-impact pressure characteristics. By performing a numerical analysis using the pressure waveform, the destructive properties of the object to be destroyed are obtained.

以上に説明したように、本実施の形態に係る破壊性状の算出方法では、衝撃圧測定器81を用いて基準衝撃圧波形を求め、試験体82a,82bの破壊試験と試験体82a,82bの破壊性状の数値解析とに基づいて算出衝撃圧波形を取得して破壊用物質量−衝撃圧特性を取得し、基準衝撃圧波形および破壊用物質量−衝撃圧特性に基づいて被破壊物9の破壊性状が算出される。これにより、基準衝撃圧波形および破壊用物質量−衝撃圧特性を一度求めた後は、被破壊物の構造に関わらず、破壊試験を行うことなく被破壊物の破壊性状を容易かつ精度良く算出することができる。   As described above, in the fracture property calculation method according to the present embodiment, the reference impact pressure waveform is obtained using the impact pressure measuring device 81, the fracture test of the test bodies 82a and 82b, and the test body 82a and 82b. The calculated impact pressure waveform is acquired based on the numerical analysis of the destructive property to acquire the destructive substance amount-impact pressure characteristic, and the destruction object 9 is determined based on the reference impact pressure waveform and the destructive substance amount-impact pressure characteristic. Destructive properties are calculated. As a result, once the reference impact pressure waveform and the amount of destructive material-impact pressure characteristics are obtained, the destructive property of the destructible object can be calculated easily and accurately without performing a destructive test regardless of the structure of the destructible object. can do.

また、ステップS21において、衝撃圧測定器81の凹部821(すなわち、内部空間)に放電カートリッジ2が収容され、衝撃圧測定器81が破壊されることなく凹部821に配置された圧力センサ814により衝撃圧が測定されることにより、図9に示す測定衝撃圧波形711を精度良く取得することができる。これにより、ステップS22において、測定衝撃圧波形711に基づいて図11に示す基準衝撃圧波形721を精度良く求めることができる。その結果、ステップS28において、被破壊物の破壊性状をより精度良く算出することができる。   Further, in step S21, the discharge cartridge 2 is accommodated in the recess 821 (that is, the internal space) of the impact pressure measuring device 81, and the impact is measured by the pressure sensor 814 disposed in the recess 821 without breaking the impact pressure measuring device 81. By measuring the pressure, the measured impact pressure waveform 711 shown in FIG. 9 can be obtained with high accuracy. Accordingly, in step S22, the reference impact pressure waveform 721 shown in FIG. 11 can be obtained with high accuracy based on the measured impact pressure waveform 711. As a result, in step S28, the destructive property of the object to be destroyed can be calculated with higher accuracy.

ステップS24では、基準衝撃圧波形の形状をおよそ維持しつつ最大圧力を変更することにより、複数の入力波形を容易に生成することができる。また、ステップS24では、試験体82a,82bの構造のモデル化が、試験体82a,82bに含まれる材料の応力−歪み特性が歪み速度依存性を有する状態で行われ、ステップS28では、被破壊物9の構造のモデル化が、試験体82a,82bのモデル化と同様に、被破壊物9に含まれる材料の応力−歪み特性が歪み速度依存性を有する状態で行われる。これにより、試験体82a,82bおよび被破壊物9の破壊性状を取得する際の数値解析の精度を向上することができ、試験体82a,82bおよび被破壊物9の破壊性状をさらに精度良く算出することができる。   In step S24, a plurality of input waveforms can be easily generated by changing the maximum pressure while approximately maintaining the shape of the reference impact pressure waveform. In step S24, the modeling of the structures of the test bodies 82a and 82b is performed in a state where the stress-strain characteristics of the materials included in the test bodies 82a and 82b have strain rate dependence. The modeling of the structure of the object 9 is performed in a state in which the stress-strain characteristics of the material included in the destruction object 9 have strain rate dependence, similarly to the modeling of the test bodies 82a and 82b. Thereby, it is possible to improve the accuracy of numerical analysis when acquiring the destructive properties of the test bodies 82a and 82b and the object 9 to be destroyed, and to calculate the destructive properties of the test bodies 82a and 82b and the object 9 to be destructed with higher accuracy. can do.

以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible.

ステップS21では、図5および図6に示す衝撃圧測定器81とは異なる構造を有する衝撃圧測定器により衝撃圧が測定されてもよい。例えば、図30および図31に示す衝撃圧測定器81aは、厚肉の鉄管816、鉄管816の上下の開口を閉塞する鉄板817、鉄管816の内側面に貼付されるアクリル製のプレート818、および、平滑面であるプレート818の内面に貼付された圧力センサ814を備え、鉄管816の内部空間に位置する放電カートリッジ2の周囲には珪砂819が充填される。衝撃圧測定器81aでは、鉄管816の高さは180mm、外径は76.3mm、肉厚は7.0mmであり、鉄管816内の圧力センサ814により衝撃圧が測定される。   In step S21, the impact pressure may be measured by an impact pressure measuring device having a structure different from that of the impact pressure measuring device 81 shown in FIGS. For example, an impact pressure measuring device 81a shown in FIGS. 30 and 31 includes a thick iron pipe 816, an iron plate 817 that closes the upper and lower openings of the iron pipe 816, an acrylic plate 818 that is attached to the inner surface of the iron pipe 816, and A pressure sensor 814 attached to the inner surface of the plate 818 which is a smooth surface is provided, and a silica sand 819 is filled around the discharge cartridge 2 located in the inner space of the iron tube 816. In the impact pressure measuring device 81a, the height of the iron pipe 816 is 180 mm, the outer diameter is 76.3 mm, and the wall thickness is 7.0 mm. The impact pressure is measured by the pressure sensor 814 in the iron pipe 816.

上記実施の形態では、ステップS23において2種類の試験体82a,82bが用いられているが、ステップS23において用いられる試験体は1種類でも3種類以上でもよい。また、試験体の形状は、数値解析を容易に行うというて観点からは円柱とされることが好ましいが、円柱以外の様々な形状(例えば、角柱)とされてもよい。実際の破壊工事では、コンクリート構造物が被破壊物とされることが多いため、ステップS23にて用いられる試験体はコンクリートを含むことが好ましいが、コンクリート以外の他の材料により形成されてもよい。   In the above embodiment, two types of test bodies 82a and 82b are used in step S23. However, one type or three or more types of test bodies may be used in step S23. In addition, the shape of the test body is preferably a cylinder from the viewpoint of facilitating numerical analysis, but may be various shapes other than the cylinder (for example, a prism). In an actual destructive work, since a concrete structure is often used as a destructible object, the test body used in step S23 preferably includes concrete, but may be formed of a material other than concrete. .

ステップS24では、数値解析手法として、FEMに代えてDEM(個別要素法)やRBSM(剛体バネモデル)等が用いられてもよい。試験体82a,82bや被破壊物9のモデル化では、試験体82a,82bおよび被破壊物9に含まれる少なくとも1つの材料の応力−歪み特性が歪み速度依存性を有することにより、数値解析による破壊性状の取得精度が向上される。   In step S24, DEM (discrete element method), RBSM (rigid spring model), or the like may be used as a numerical analysis method instead of FEM. In the modeling of the test bodies 82a and 82b and the object 9 to be destroyed, the stress-strain characteristics of at least one material included in the test bodies 82a and 82b and the object 9 to be destroyed have a strain rate dependence. The accuracy of obtaining destructive properties is improved.

上記実施の形態では、凹部91は被破壊物9に形成された穴であるが、被破壊物9に形成された溝部が凹部91として利用されてもよい。また、上述の放電衝撃破壊装置1は、例えば、トンネルにおける仕上げ破壊作業やコンクリート構造物の解体作業、水中における破壊作業、その他、発破作業が制限される破壊・解体作業に利用することができる。   In the above embodiment, the recess 91 is a hole formed in the object 9 to be destroyed, but a groove formed in the object 9 may be used as the recess 91. Moreover, the above-described discharge impact destruction apparatus 1 can be used for, for example, finishing destruction work in tunnels, concrete structure demolition work, underwater destruction work, and other destruction / demolition work in which blasting work is restricted.

9 被破壊物
2 放電カートリッジ
21 破壊容器
22 破壊用物質
23 電極
24 金属細線
81,81a 衝撃圧測定器
82a,82b 試験体
721 基準衝撃圧波形
813 凹部
814 圧力センサ
9 Destroyer 2 Discharge cartridge 21 Destruction container 22 Destructive substance 23 Electrode 24 Metal wire 81, 81a Impact pressure measuring device 82a, 82b Specimen 721 Reference impact pressure waveform 813 Recess 814 Pressure sensor

Claims (6)

被破壊物の破壊性状を算出する破壊性状算出方法であって、
a)金属細線を介して互いに接続された一対の電極および破壊用物質を容器内に収容した放電カートリッジを準備し、前記一対の電極に電気エネルギーを供給して前記金属細線を溶融気化させることにより前記破壊用物質を反応させ、前記破壊用物質の膨張による衝撃圧を衝撃圧測定器にて測定し、測定結果に基づいて衝撃圧の時間的な変化を示す基準衝撃圧波形を求める工程と、
b)試験体の内部に、前記放電カートリッジと同様の、または、前記破壊用物質の量を変更した放電カートリッジを収容し、一対の電極に電気エネルギーを供給して前記試験体を破壊し、前記試験体の破壊性状を取得する工程と、
c)前記試験体の構造をモデル化し、前記基準衝撃圧波形から複数の入力波形を生成して前記複数の入力波形の衝撃圧が加えられた場合の前記試験体の破壊性状を数値解析により求め、前記b)工程にて取得された破壊性状に相当する破壊性状が得られる入力波形を算出衝撃圧波形として取得する工程と、
d)前記b)工程にて使用される前記破壊用物質の量を変更しつつ前記b)工程および前記c)工程を繰り返すことにより、前記破壊用物質の量と前記算出衝撃圧波形との関係を示す破壊用物質量−衝撃圧特性を取得する工程と、
e)被破壊物の構造をモデル化し、前記破壊用物質量−衝撃圧特性に基づいて、前記被破壊物の破壊に使用される前記破壊用物質の量から解析用衝撃圧波形を求め、前記解析用衝撃圧波形を用いて数値解析を行うことにより、前記被破壊物の破壊性状を算出する工程と、
を備えることを特徴とする破壊性状算出方法。
A destructive property calculation method for calculating the destructive property of a destruction object,
a) By preparing a discharge cartridge containing a pair of electrodes connected to each other via a fine metal wire and a destructive substance in a container and supplying electric energy to the pair of electrodes to melt and vaporize the fine metal wire Reacting the destructive substance, measuring an impact pressure due to expansion of the destructive substance with an impact pressure measuring device, and obtaining a reference impact pressure waveform indicating a temporal change in the impact pressure based on the measurement result;
b) Inside the test body, a discharge cartridge similar to the discharge cartridge or having a changed amount of the destructive substance is accommodated, and electric energy is supplied to a pair of electrodes to destroy the test body, Acquiring the destructive properties of the specimen,
c) Modeling the structure of the specimen, generating a plurality of input waveforms from the reference impact pressure waveform, and determining the fracture properties of the specimen when the impact pressures of the plurality of input waveforms are applied by numerical analysis B) obtaining an input waveform that provides a destructive property corresponding to the destructive property obtained in step b as a calculated impact pressure waveform;
d) Relationship between the amount of the destructive material and the calculated impact pressure waveform by repeating the steps b) and c) while changing the amount of the destructive material used in the step b) Obtaining a destructive substance amount-impact pressure characteristic,
e) Modeling the structure of the object to be destructed, and determining an analytical shock pressure waveform from the amount of the destructive substance used for destructing the destructible based on the destructive substance amount-impact pressure characteristic, Calculating the destructive properties of the object to be destroyed by performing numerical analysis using the shock pressure waveform for analysis; and
A destructive property calculation method comprising:
請求項1に記載の破壊性状算出方法であって、
前記a)工程において、前記衝撃圧測定器の内部空間に前記放電カートリッジが収容され、前記衝撃圧測定器が破壊されることなく前記内部空間に配置された圧力センサにより前記衝撃圧が測定されることを特徴とする破壊性状算出方法。
The fracture property calculating method according to claim 1,
In step a), the discharge cartridge is accommodated in the internal space of the impact pressure measuring device, and the impact pressure is measured by a pressure sensor disposed in the internal space without breaking the impact pressure measuring device. The destructive property calculation method characterized by this.
請求項1または2に記載の破壊性状算出方法であって、
前記c)工程において、前記基準衝撃圧波形の形状をおよそ維持しつつ最大圧力を変更することにより、前記複数の入力波形が生成されることを特徴とする破壊性状算出方法。
The fracture property calculation method according to claim 1 or 2,
In the step c), the plurality of input waveforms are generated by changing the maximum pressure while substantially maintaining the shape of the reference impact pressure waveform.
請求項1ないし3のいずれかに記載の破壊性状算出方法であって、
前記試験体および前記被破壊物の構造のモデル化において、前記試験体および前記被破壊物に含まれる少なくとも1つの材料の応力−歪み特性が、歪み速度依存性を有することを特徴とする破壊性状算出方法。
A destructive property calculation method according to any one of claims 1 to 3,
In modeling the structure of the specimen and the object to be destroyed, the stress-strain characteristic of at least one material contained in the specimen and the object to be destroyed has a strain rate dependency. Calculation method.
請求項1ないし4のいずれかに記載の破壊性状算出方法であって、
前記破壊用物質が自己反応性を有することを特徴とする破壊性状算出方法。
A destructive property calculation method according to any one of claims 1 to 4,
A destructive property calculation method, wherein the destructive substance is self-reactive.
請求項1ないし5のいずれかに記載の破壊性状算出方法であって、
前記試験体および前記被破壊物がコンクリートを含むことを特徴とする破壊性状算出方法。
A destructive property calculation method according to any one of claims 1 to 5,
The method for calculating destructive properties, wherein the specimen and the object to be destroyed include concrete.
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