報告書番号

N04040

タイトル（和文）

免震・制振デバイスに用いられる鉛材料を対象とした熱動力学的な有限要素解析 -鉛のひずみ速度と温度依存性を考慮した構成式の提案-

タイトル（英文）

Thermodynamic finite element analysis for lead material used in seismic isolation and vibration control devices-A proposal of a constitutive model with strain rate and temperature dependency for lead material-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

動的な繰り返し変形を受ける鉛を用いた免震・制振デバイスの力学特性を数値シミュレーションによって予測するため，異なるひずみ速度と温度条件下での一軸引張り試験を行った．得られた鉛の引張り応力-ひずみ関係から，ひずみ速度と温度に対する依存性を評価し，ひずみ速度と温度に依存する硬化関数を用いた弾塑性構成式を提案した．次に，提案した温度・ひずみ速度に依存する弾塑性構成式を数値シミュレーションに導入するため，熱動力学の第一定理を用いて，有限要素解析手法を定式化し，応力状態を収束させる熱動力学的なリターンマッピングアルゴリズムを提案した．最後に，単調載荷せん断試験と繰返し変形せん断試験の結果を数値解析し，塑性変形による熱の生成や，熱による軟化を考慮することで，提案した手法でせん断変形試験の結果を再現できることを示した．

概要 （英文）

For the purpose of evaluating the mechanical properties of lead damper in dynamic cyclic deformation by the numerical simulation, uniaxial tensile deformation tests were conducted under various strain rate and temperature. From the tensile test results, strain rate and temperature dependency were investigated and an elastoplastic constitutive equation was proposed with a hardening function including strain rates and temperatures.To introduce the proposed constitutive equation to numerical simulation, a finite element analysis method was formulated and a thermodynamic return mapping algorithms that converge the plastic stress was proposed based on the first principle of the thermodynamics.Finally, simple as well as cyclic shear deformation tests for lead material were simulated numerically and our proposed method showed good agreement with shear test results in considering heat generation and mechanical softening.

報告者

キーワード