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公開番号2024140626
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-10
出願番号2023051851
出願日2023-03-28
発明の名称鉄筋コンクリート梁における錆による曲げ部材の有限要素分析法
出願人上海海事大学
代理人個人
主分類G01L 1/00 20060101AFI20241003BHJP(測定;試験)
要約【課題】モデルの境界条件、接触関係、初期応力場、その詳細な問題について具体的に選択し且つ巧みに組み合わせることにより、海洋環境が鉄筋錆を引き起こす場合、鉄筋コンクリート梁の錆による曲げ部材の力学的性能分析に適用される鉄筋コンクリート梁の錆による曲げ部材の有限要素分析法を提供する。
【解決手段】鉄筋コンクリート梁の錆による曲げ部材の有限要素分析法は、鉄筋コンクリート梁をモデリングすること、錆鉄筋膨張係数を材料パラメータとして導入すること、受力筋とコンクリートとの間の接触について、二次開発によって設定したバネユニットによってx、y、zの3つの方向の付着滑り関係をシミュレーションすること、底部スペーサの変位と回動を制限することを境界条件の一つとすること、ソフトウェア演算に投入して構造シミュレーション分析結果を取得することなどのキーステップを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
鉄筋コンクリート梁の錆による曲げ部材の有限要素分析方法であって、
ステップＳ１、実際の作業状態に応じてモデル部品を構築し、前記モデル部品はコンクリート本体、フープ筋、補助筋、受力筋及びスペーサを備え、
ステップＳ２、前記モデル部品に対して様々な材料パラメータを設置し、前記材料パラメータは、コンクリート塑性損傷モデルと受力筋錆膨張係数を有し、
ステップＳ３、実際の作業状態に応じて前記モデル部品を鉄筋コンクリート梁モデルとして組み付けて、初期応力場を設置し、前記初期応力場は、真実の錆鉄筋とコンクリートとの間の付着滑りに近くために用いられように、受力筋とコンクリートとの間の、ｘ、ｙ、ｚの３つの方向を考慮した付着滑り関係を有し、前記付着滑り関係は、ソフトウェアの二次開発によって構築されるバネユニットによって導入され、
ステップＳ４、分析ステップパラメータを設置し、必要となるフィールド出力変数と履歴出力変数を選択し、
ステップＳ５、前記モデルに荷重と境界条件を加え、前記境界条件は、底部第１のスペーサのｘ、ｙ方向の変位、ｘ、ｙ、ｚ方向の回動、及び底部第２のスペーサのｘ、ｙ方向の変位、ｙ、ｚ方向の回動を制限することを有し、
ステップＳ６、前記モデルに対してグリッドを分割してセル属性を設置し、ステップＳ７、前記モデルをソフトウェア演算に投入して必要となる構造シミュレーション分析結果を取得して整理する、
を包含する、ことを特徴とする方法。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記ステップＳ１では、スペーサを離散鋼体として設置する、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップＳ２では、前記モデル部品に対して様々な材料パラメータを設置することは、コンクリート材料パラメータを設置すること、及び鉄筋パラメータを設置することを含み、前記コンクリート材料パラメータは、コンクリート密度、弾性率、ポアソン比及び塑性パラメータを含み、前記塑性パラメータは、コンクリート塑性損傷モデルとして設置される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記鉄筋パラメータは、フープ筋、補助筋、受力筋の３つの異なる強度レベルの鉄筋の密度、弾性率、ポアソン比及び塑性パラメータを含み、前記フープ筋は、ＨＰＢ２３５、直径８ｍｍに設置され、前記補助筋は、ＨＰＢ２３５、直径１２ｍｍに設置され、前記受力筋は、ＨＲＢ３３５、直径１６ｍｍに設置され、適切な膨張係数を設置し錆をシミュレーションする、ことを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ステップＳ３は、以下のサブステップを含む、ステップＳ３１、モデル部品間の相互関係に基づいて、モデル部品を対応位置に調整し、配筋に適合する鉄筋かご部品を構築し、スペーサ、コンクリート本体とともに鉄筋コンクリート梁を構成する、ステップＳ３２、隣接するモデル部品の接触面の接触関係を構築する。スペーサとコンクリート本体との接触面の間にｔｉｅバインド拘束を設置し、フープ筋、補助筋とコンクリート本体との間にｅｍｂｅｄｄｅｄｒｅｇｉｏｎ拘束を設置し、受力筋と鉄筋コンクリートとの間はソフトウェアの二次開発によってバネユニットを構築し、真実の錆鉄筋とコンクリートとの間の付着滑りに近くするように、ｘ、ｙ、ｚの３つの方向の付着滑り関係を考慮する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
前記ステップＳ４では、前記フィールド出力変数と履歴出力変数は、構造の応力、歪み、変位、コンクリート損傷及び接触応力を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップＳ５では、前記荷重は、鉄筋コンクリート梁の４点曲げが受ける圧力、鉄筋コンクリート梁自体の重力を含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
前記ステップＳ６では、前記モデルは、１０ｍｍのピッチでグリッドを配置して分割する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項９】
前記ステップＳ７は、結果キーワード編集を含み、前記キーワードは、コンクリート塑性損傷パラメータを含む、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、有限要素数値シミュレーション分析技術分野に関し、より具体的には、鉄筋コンクリート梁における錆による曲げ部材の有限要素分析法に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリート梁は、一体性と成型性に優れ、世界の各地で広く用いられる。様々なコンクリート材料の絶え間ない革新に伴い、構造が負担する荷重作業状態と環境条件も複雑になる傾向にあるため、構造の長期的な性能を評価することは実際の工事にとって非常に重要である。コンクリート疲労構成モデル及び計算方法の継続的な発展に伴い、数値分析方法はコンクリート部材の研究にますます多く使用されている。数値分析方法は、大量の労働力と財力を節約できるだけでなく、試験を行う時間を大幅に減少させ、研究効率を向上させる。有限要素数値分析の方法は、様々な工事状況を簡単にシミュレートして分析することができるが、該方法の精度は、理論上の仮定とモデリング技術に大きく影響される。言い換えれば、モデリング作業を行う時に、モデルの境界条件、材料構成関係、有限要素ユニットの分割などの重要な問題について、作業状態が異なれば、異なる選択と処理を行う必要があり、これらの重要なポイントを適切に処理しないと、数値分析結果の精度を確保することができない。具体的には、海洋環境における鉄筋コンクリート梁の錆による曲げ部材の分析問題について、本発明に係る参考文献に関して、幾つかの既存の研究成果は、モデル次元、境界条件、錆鉄筋とコンクリートとの間の付着滑りなどの詳細な問題についてある程度簡略化を行っており、一方、このような簡略化は、必然的にシミュレーション結果の精度に一定の影響を与えてしまう。
【発明の概要】
【発明の概要】
課題を解決するための課題
【０００３】
上記目的を実現するために、本発明は、鉄筋コンクリート梁の錆による曲げ部材の有限要素分析法を提供する。この方法は、以下のステップを含むことを特徴とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ステップＳ１、実際の作業状態に応じてモデル部品を構築する。前記モデル部品はコンクリート本体、フープ筋、補助筋、受力筋及びスペーサを含む。
【０００５】
ステップＳ２、前記モデル部品に対して様々な材料パラメータを設置する。前記材料パラメータは、コンクリート塑性損傷モデルと受力筋錆膨張係数を含む。
【０００６】
ステップＳ３、実際の作業状態に応じて前記モデル部品を鉄筋コンクリート梁モデルとして組み付けて、初期応力場を設置する。前記初期応力場は、真実の錆鉄筋とコンクリートとの間の付着滑りに近くために用いられように、受力筋とコンクリートとの間の、ｘ、ｙ、ｚの３つの方向を考慮した付着滑り関係を含み、前記付着滑り関係は、ソフトウェアの二次開発によって構築されるバネユニットによって導入される。
【０００７】
ステップＳ４、分析ステップパラメータを設置し、必要となるフィールド出力変数と履歴出力変数を選択する。
【０００８】
ステップＳ５、前記モデルに荷重と境界条件を加える。前記境界条件は、底部第１のスペーサのｘ、ｙ方向の変位、ｘ、ｙ、ｚ方向の回動、及び底部第２のスペーサのｘ、ｙ方向の変位、ｙ、ｚ方向の回動を制限することを含む。
【０００９】
ステップＳ６、前記モデルに対してグリッドを分割してセル属性を設置する。
【００１０】
ステップＳ７、前記モデルをソフトウェア演算に投入して必要となる構造シミュレーション分析結果を取得して整理する。
（【００１１】以降は省略されています）

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