Proposal of simulation material test technique for clarifying the structure failure mechanisms under excessive seismic loads

過大地震荷重下における構造物の破損メカニズムの解明のための模擬材料試験技術の提案

橋立 竜太 ; 加藤 章一 ; 鬼澤 高志  ; 若井 隆純 ; 笠原 直人*

Hashidate, Ryuta; Kato, Shoichi; Onizawa, Takashi; Wakai, Takashi; Kasahara, Naoto*

過大地震荷重下における構造物の破損メカニズムを明らかにすることは非常に重要である。一方で、実際の構造材料を使用した構造物試験は非常に難しく、費用もかかる。そのため、過度の地震荷重下での構造破損メカニズムをシミュレートするために、模擬材料として鉛合金を用いた試験技術を提案した。この研究では、鉛合金を使用して材料試験を実施し、模擬材料試験の有効性を検証した。さらに、一連の材料試験の結果に基づいて、鉛合金の非弾性構成方程式(最適疲労破損式と動的応力-ひずみ関係式)を作成した。提案した式を用いることで、有限要素解析等の非線形解析も実行可能にした。これらの結果から、模擬材料試験技術が、過大地震荷重下での構造物の破損メカニズム解明に有効な手法として提案することができた。

It is very essential to clarify the structure failure mechanisms under excessive seismic loads. However, structural tests using actual structural materials are very difficult and expensive. Therefore, we have proposed the structure test approach using lead alloys in order to simulate the structure failure mechanisms under the excessive seismic loads. In this study, we conducted material tests using lead alloy and verified the effectiveness of the simulated material tests. Moreover, we formulated inelastic constitutive equations (best fit fatigue curve equation and cyclic stress range - strain range relationship equation) of lead alloy based on the results of a series of material tests. Nonlinear numerical analyses, e.g. finite element analyses, can be performed using the proposed equations. A series of simulation material test technique enables structural tests and analyses using lead alloy to simulate the structure failure phenomena under excessive seismic loads.