Alternative TitleInvestigation of the Landslip by the Bifurcation Theory and the Finite Element Method using Incompatible Elements
Periodical title平成13(2001)年度 科学研究費補助金 基盤研究(B) 研究成果報告書 = 2001 Fiscal Year Final Research Report
Note (General)1.円柱供試体の分岐解析と伸張圧縮せん断実験との比較有限変形を考慮した共軸・非共軸Cam-clayモデルにおいて円柱供試体の分岐解析を行い限界荷重や分岐モードの厳密解を得た.その結果,非共軸モデルの場合,圧縮試験の場合は,実験事実同様ほとんど同一の限界荷重で種々の変形モードが可能であり,伸長試験の場合は,上下対称な軸対称くびれモードの分岐荷重が最も小さく,そのモードのみが発現するなどの実験事実の解明が出来た.特に高次のモードにおいては,せん断ひずみが最大になる箇所が供試体側面近傍で周期的に存在することから,円柱表面近傍において網目状のすべり面群が発生する実際現象が解明できた.なお,共軸モデルでは実際の実験でしばしば観察される軸対称バルジ変形などの分岐解が存在せず,非現実的なモデルである事から,地盤のすべり機構を解明するための土質の弾塑性構成式には非共軸性の導入が不可欠である事が判明した.2.陰解法によるCam-clayモデルの土・水連成有限要素法の開発陽解法による有限要素法解析では,精度の良い解を得る事が不可能であることから,計算時間も早く,軟化,不安定状態になっても,解が絶対収束するリターンマップを用いた陰解法による土・水連成有限要素法プログラムの開発を行った.3.非適合要素を用いた有限要素法プログラムの開発とその精度の検証地盤のすべり機構を解明する基礎研究として,まず軟化する損傷モデルや弾塑性モデルにおいて,変位の不連続面を要素内に組み込んだ非適合要素を採用し,解のメッシュ依存性が無いすべり面の生成・進展過程を追跡可能な有限要素法プログラムの開発を行った.しかしながら,現在までこの非適合要素を採用した研究には,その解の精度の検証は皆無であった.そこで,研究代表者が考案した経路独立なE積分を利用し上記解法の精度の検証を行った.その結果,非適合要素を用いた解析は非常に精度が良いことが立証できた.
1) Bifurcation Analysis in a Circular Cylinder of Coaxial and Non-coaxial Cam-clay Models. We obtain the exact solutions for all diffuse modes under symmetric and anti-symmetric deformation for coaxial and non-coaxial Cam-clay model., We find that, for a non-coaxial model, the bifurcation loads for all modes exist and nearly equal for a compressive test; however, the load for an extended test takes its minimum in a - constriction mode. These results agree well with the experimental deformation pattern of saturated clays. We then find that for a non-coaxial model, judging from the distributions of the maximum strain, the predicted net-like slip planes agree well with the observed slip pattern in the compressive test of clays. We find also, for a coaxial model, the bifurcation load for an ax symmetric bulging mode, which is often observed in the experiments, does not exist. This shows that the non-coaxial terms are indispensable to investigate the landslip.2) Finite Element Method Analysis of Soil/Water Couping Problems using an Implicit Calculation Algorithm. We develop a new method of implicit, finite element analysis of soil / water coupling problems in a well-known Cam-clay model. The implicit return mapping scheme is based on the elastic predictor and the plastic corrector. Some examples of the implicit method show the high accuracy and much reducing the total CPU time.3) Finite Element Analysis with the Incompatible Elements and the Examination of the Accuracy. As a basic research on the landslip, we developed a strong discontinuity finite element analysis with the displacement discontinuity inside the elements, which solutions are mesh-independent. We then estimate the method by means of verifying the accuracy of the fracture energy by using the E-integral. As a result, we find that the strong discontinuity analysis is high accurate in view of the fracture energy.
研究課題/領域番号:11450181, 研究期間(年度):1999-2001
出典：「分岐理論および非適合要素を用いた有限要素法による地盤のすべり機構の解明」研究成果報告書 課題番号11450181(KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
Sourcehttps://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=46637&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
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