JP4441693B2 - 水と土骨格の連成計算装置および水と土骨格の連成計算方法 - Google Patents
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「地盤FEM解析支援システム AFIMEX−GT」のカタログ,富士通エフ・アイ・ピー株式会社,No.0040708-2 「地盤解析汎用プログラム」のホームページ,財団法人 沿岸開発技術研究センター,http://www.ysk.nilim.go.jp/geofem/phgeo01j.html,2005年8月19日検索
h:要素iの重心における全水頭
hm:要素mの重心における全水頭
hc:liと要素iと要素mとの境界面の交点における全水頭
ra,rb:要素iと要素mとの境界面にある二つの節点の回転対称軸からの距離
−1=13として示し、y方向については7×2=14として示している。ここで、モデルに入力する不規則波が存在する場合は、第40行目の下に新たな行を設けて不規則波のファイルを指定する。
ける全体加速度関連増分ベクトル、全体速度関連増分ベクトルおよび座標ベクトルは、式(63)で得られた時刻t=t+θΔtにおける全体加加速度関連増分ベクトルと時刻t=tにおける幾何的諸量から、式(66)ないし式(68)から得られる次式(72)ないし式(74)により算出することができる。時刻t=t+θΔtにおける有効応力、構造の程度R*、過圧密の程度R、異方性などの各状態量Aについては、式(75)により算出することができる。例えば、時刻t=t+θΔtにおける要素内の各Gauss点での有効応力速度の場合は、式(73)より得られた全体速度関連増分ベクトルのうち、当該要素が有する節点の速度ベクトルから式(76)を用いて算出した後、式(75)を適用して有効応力を算出する。なお、構造の程度、過圧密の程度、異方性などの速度は、Gauss点が弾塑性状態にある場合は式(52)、式(53)、式(56)などを用いて算出し、弾性状態にある場合はそれらの速度をゼロとする。時刻t=t+θΔtにおける「塑性体積ひずみ」は、下負荷面・上負荷面・回転硬化付き修正カムクレイモデルの場合、Gauss点が弾塑性状態にあるとき式(80)より算出するが、弾性状態にあった場合は、最後に弾塑性状態にあった時点での値のままとする。したがって、この弾性状態のとき、時刻t=t+θΔtにおける過圧密の程度Rは、式(80)をRについて解いた式を用いて算出することができる。また、時刻t=t+θΔtにおける間隙水圧は式(63)の全体接線剛性方程式より直接決まるが、間隙水圧の速度は式(75)を逆に用いて求める。また、土要素の各Gauss点が弾塑性状態にあるか弾性状態にあるかについては、土要素の各節点から計算されるGauss点のストレッチングと有効応力などを用いて塑性乗数の分子から得られる次式(81)に示す負荷基準を満たすときに、そのGauss点の状態は弾塑性状態にあると判定することができる。なお、ストレッチングの列ベクトル表現したものは式(82)より計算されるが、時刻t=t+θΔtにおけるその列ベクトルの成分表示は、2次元平面ひずみ条件の場合は式(83)により、軸対称条件の場合は式(84)により、3次元条件の場合は式(85)により表される。
Claims (12)
- 土骨格の状態に関するデータと外力に関するデータとを入力するデータ入力手段と、
前記入力した土骨格の状態に関するデータと外力に関するデータとに基づいて土骨格の加加速度項を含む土骨格の速度と間隙水圧に関する連立速度型運動方程式を構築し、該連立方程式に変位、変位速度又は加速度に関する幾何的境界条件及び応力又は応力速度に関する力学的境界条件並びに間隙水圧又は全水頭及び間隙水の流量に関する水理境界条件を与えて随時積分し、速度場および間隙水圧場の時刻歴応答を求めることにより土骨格の変形解析を行なう解析手段と、
該解析結果を出力する結果出力手段と、
を備える水と土骨格の連成計算装置。 - 前記解析手段は、前記土骨格の状態に関するデータと前記外力に関するデータとに基づいて、土骨格の時間的体積変化率に関する第1項目と土の透水性に関する第2項目と質量に関する第3項目と土骨格の接線剛性に関する第4項目とのうちの少なくとも一つを含む複数の項目を計算し、該計算した複数の項目を用いて前記連立速度型運動方程式を構築する手段である請求項1記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記解析手段は、前記第1項目と前記第2項目と前記第3項目と前記第4項目とを用いて前記連立速度型運動方程式を構築する手段である請求項2記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記解析手段は、有限要素法、差分法等の数値解析法を用いて前記連立速度型運動方程式を構築する手段である請求項1ないし3いずれか記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記土骨格の状態に関するデータは、土骨格を構成する複数の要素における各要素の性状に関するデータおよび隣接する要素との関係に関するデータとが含まれるデータである請求項1ないし4いずれか記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記各要素の性状に関するデータは、土の性状に関するデータが含まれるデータである請求項5記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記外力に関するデータは、水と土骨格の連成系に与える荷重及び変位に関するデータが含まれるデータである請求項1ないし6いずれか記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記外力に関するデータは、水と土骨格の連成系に与える振動に関するデータが含まれるデータである請求項1ないし7いずれか記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記解析手段は、前記外力に関するデータを複数回変更して解析する手段である請求項1ないし8いずれか記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 前記解析手段は、前記外力に関するデータを変更するときには変更前の解析結果を初期状態の土骨格の状態に関するデータとして用いて解析する手段である請求項8記載の水と土骨格の連成計算装置。
- 土骨格の状態に関するデータと外力に関するデータとに基づいて土骨格の加加速度項を含む土骨格の速度と間隙水圧に関する連立速度型運動方程式を構築し、該連立方程式に変位、変位速度又は加速度に関する幾何的境界条件及び応力又は応力速度に関する力学的境界条件並びに間隙水圧又は全水頭及び間隙水の流量に関する水理境界条件を与えて随時積分し、速度場および間隙水圧場の時刻歴応答を求めることにより土骨格の変形解析を行なうことを特徴とする水と土骨格の連成計算方法。
- 前記土骨格の状態に関するデータと前記外力に関するデータとに基づいて、土骨格の時間的体積変化率に関する第1項目と土の透水性に関する第2項目と質量に関する第3項目と土骨格の接線剛性に関する第4項目とのうちの少なくとも一つを含む複数の項目を計算し、該計算した複数の項目を用いて前記連立方程式を求める請求項11記載の水と土骨格の連成計算方法。
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