土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月) Ⅰ-486 敷砂緩衝材 衝撃 伝 衝撃力 発 関 個別要素法解析 名 屋 業大学 学生会員 名 屋 業大学 正会員 名 屋 業大学大学院 学生会員 構研 ン ニア ン ○ 正会員 国 ，高度経済 長期を中心 整備さ 構造物を長 命化 多発 落石 本研究 策 こ 重要課題 あ ．毎 例外 ，ロッ 材 着目 く，そ 効率的 ッド 面 設置さ ッド 敷砂緩衝 伝 衝撃 入力衝撃力 測方法 必要 あ ． ，そ 予 ，入力 ネ ニ 良く分 解析 1) ． ， 裕二 山 悟 ，重錘 敷砂 DEM 関係 い 検討 図-2(a) 重錘質量 M f=2.0t 接触時間 伝 M =5.0t ． ．落体 重錘形状 ． う 二次元 DEM 解析を行 ， 形粒子を剛結 ．ま ，敷砂 土粒子 デ 50% 配置 ，直径 ． 形粒子を 角形 ップ 剛結 一 線形 を用い い ．解析 タ ，既報 従い，表-1 示 値を用い い ． fall mass 非 分 ，(b) 条件 こ 分 ．こ 1.40 倍 ，伝 衝撃力 重錘衝撃力 解析 差異 生 う ，入力 ネ 衝撃力 予測を難 く こ 条件 要因 一 重錘 こ ，伝 あ ． fall mass impact propagated impact 1500 (grain shape, Dmax, Dmin, ρs, φμ,kn,ks,h) x free fall M f=2.0t H=10.0m W=5.0m T=0.7m 1000 500 0 0 10 20 T 図-2 異 W 図-1 DEM 解析 デ 大 く 衝撃力 伝 衝撃力 最大値 関係 異 sand cushion y 伝 ，伝 衝撃力 重錘衝撃力 1.13 倍 あ ，2 Df (Df, ρfs, φfμ kfn, kfs) あ ． ，重錘衝撃力 伝 衝撃力 最大値 比率を比 あ 表現 impact force (kN) 形粒子 こ ， 落 高さ H=10.0m，図-2(b) H=15.0m ，(a) 条件 ，土 圧縮性 高い強 3 度 両方 性能を再現 0.020 0.010 0.015 2650 2.0107 5.0106 1.0 1.0 25 DEM 解析結果 衝撃力 方 重錘衝撃力 比 DEM 解析モデル 概要 示 基本設定値 比較を行う．敷砂緩衝材 幅 W=5.0m，厚さ T=0.7m ．衝撃力伝達 関 る DEM 解析 概要 ，図-1 2 ，落 条件 異 f 衝撃力 発 タ 入力エネルギーが異 る場合 衝撃力波形 比較 図-2 い い． そこ ，個別要素法 Discrete Element Method，以 本研究 牛渡 い 重錘衝撃力 伝 衝撃力 最大値 比率 異 伝 衝撃力 発 粒子 密度 接触面法線方向 定数 接触面接線方向 定数 接触面法線方向減衰定数 接触面接線方向減衰定数 粒子間摩擦角 い ． ．重錘衝突時 敷砂底面 伝 力 ，ロッ ． 直人 単 D (m) 最大粒径Dmax 最大粒径Dmin 均粒径D50 s kg/m3 kn (N/m) ks (N/m) hn hs deg. い ．そこ ，老 策方法及び評価手法 提案 求 略 藤 記 30 40 time (ms) 50 60 入力 ネ 70 (a) impact force (kN) 大更新時代を迎え う タ 社会 粒子直径 朽化 健一 表-1 DEM 解析 用い 敷砂 基本的 め インフ 駿佑 前 土木研究所寒地土木研究所 正会員 ． 藤 3000 free fall 2000 M f=5.0t H=15.0m W=5.0m T=0.7m 1000 0 0 10 20 30 40 time (ms) 50 60 70 (b) 衝撃力波形 比較 f (a) M =2.0t H=10.0m (b) M f=5.0t H=15.0m 概要 ―――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――――― ワ ド 敷砂緩衝材，衝撃力，個別要素法 連絡先 〒466-8555 愛知県名 屋市御器所町 名 屋 業大学 16 館 227 室 TEL052-735-5497 -971- 土木学会第68回年次学術講演会(平成25年9月) Ⅰ-486 fall mass impact propagated impact impact force (kN) 1500 fading time of fall mass t0=3.6ms fading time of fall mass t0=7.8ms fading time of fall mass t0=10.8ms fading time of fall mass t0=14.0ms M f=2.0t H=10.0m W=5.0m T=0.7m M f=2.0t H=10.0m W=5.0m T=0.7m M f=2.0t H=10.0m W=5.0m T=0.7m M f=2.0t H=10.0m W=5.0m T=0.7m 1000 500 0 0 10 20 fall mass impact(free fall) propagated impact(free fall) 30 40 time (ms) 50 60 0 10 20 30 40 time (ms) (a) 50 60 0 10 20 30 40 time (ms) (b) 50 60 0 10 20 30 40 time (ms) (c) 50 60 70 (d) 図-4 接触時間 伝 衝撃力波形 関係 M f=2.0t H=10.0m 重錘 消滅時刻(a)t0=3.6ms (b) t0=7.8ms (c) t0=10.8ms (d) t0=14.0ms t=5ms 1m ，伝 衝撃力 最大値 を示 t=8ms 応力状態 い ． 図-4 ，貫入途中 重錘を消 時 重錘衝撃力波形 重錘消滅 青色実線 及び伝 衝撃力波形 赤色実線 ，通常 自 落 時 重錘衝撃力波形 灰色破線 及び伝 衝撃力波形 t=10ms ，重錘を t0=3.6ms ま 接 灰色実線 を示 ．図-4(a) 触 そ 後消去 t=16ms 度ま 立 ，伝 衝撃力 自 落 時 最大値 20%程度 t=20ms 最大値 発現 ，図-4(c) 0 100 200 300 400 500 (kPa) 敷砂 過程 入 70% ，底面 反射 ．こ ，敷砂 力 伝わ ，重錘 入過程 伝 衝撃力 発 M =2.0t ，貫入途中 重錘を消 示 ．t0=7.8ms 重錘を消 い様子 確認 列 重錘を消 あ ．さ ，t=20.0ms 貫 を見 こ 解析結果 ，敷砂 新 97%ま ，重錘衝撃力 最大 過程 程 け 二次元 DEM 解析 関 接触時間 敷砂底面 受け 伝 い 数値解析的検討を行 ，通常 自 落 時 生 大値 ，重錘衝撃力 最大値 ま 衝撃力 増加過 く，重錘衝撃力 最大値 分 ． 伝 衝撃力 最 後 衝撃力 ． 1) 羽柴寛文，前 健一， 藤直人，山 鈴木健太郎，川瀬良 応力 ，右 衝撃力伝 挙動 関 落石特性 異 悟，牛渡裕二， 水 堆積層 二次元個別要素法解析, 土木 学会論文集 A2 応用力学 , Vol.68, No.2, pp.443-454， ，伝 衝撃力 最大値 瞬間 ， 列 示 t0=14.0ms 参考文献 列 時 応力伝播状況 右列 を ．ま ，t=16.0ms 関係 過程 寄与 大 いこ 応力伝播状況 ，重錘 く，重錘衝撃力 ，敷砂 衝撃力伝 を実施 ，重錘 敷砂 あ ． ，自 落 時 敷砂 波形 け 衝撃力 発 ，重錘質量 落 高さ H=10.0m 図-3 こま け影響 ．今回，解析 象 f 本研究 後 ， 応力 反射波 再び重錘 反射 底面 い う ま ．さ ．まとめ い ，数値解析 特徴を活 まうこ ，図-4(d) ，伝 衝撃力 波形 寄与 大 い 言え ． 接触時間 敷砂底面 受け 所定 時刻 重錘を消 分 ，伝 衝撃力 本章 検討を行う．検討方法 ，重錘を自 落 さ いこ t0=10.8ms ま 貫入さ 値 関係 満 場合 ，重錘衝撃力 ．重錘接触時間と伝達衝撃力 発達 関係 伝 衝撃力 発 t0=7.8ms ま 貫入 続け 場合，伝 衝撃力 最大値 重錘消滅 ． ，重錘 敷砂 ，重錘消去 ，重錘衝撃力 最大値 80%を超え ．そ 応力伝播 様子 右列 t0=7.8ms 列 通常 自 落 い．続い ，図-4(b) 時刻を重錘衝撃力 最大値 ，伝 衝撃力 図-3 重錘衝突 80%程 ，重錘衝撃力 自 落 時 最大値 自 落 さ -972- 2012.9.
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