せん断補強筋を有する鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析に対する検証と妥当性確認
鉄筋コンクリート構造物を対象としたV&Vに関する既往の研究の多くは，検証または妥当性確認のどちらかを対象とした事例が多く，両方を対象とした研究はほとんど行われていない．本論文では，建設工学分野の数値解析にV&Vを応用するための基礎的検討として，鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析を対象に，ASME V&V 10に基づく検証と妥当性確認を具体的に行った例を示す．解析・実験対象は，せん断補強筋を有する曲げ破壊型の鉄筋コンクリートはりの4点曲げ問題とする．計算モデルには，損傷モデルを用いた非線形有限要素解析コードを用いる．検証においては，Euler-Bernoulliのは...
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| Published in | 日本計算工学会論文集 Vol. 2024; p. 20240010 |
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| Main Authors | , , , |
| Format | Journal Article |
| Language | Japanese |
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一般社団法人 日本計算工学会
08.10.2024
|
| Subjects | |
| Online Access | Get full text |
| ISSN | 1347-8826 |
| DOI | 10.11421/jsces.2024.20240010 |
Cover
| Abstract | 鉄筋コンクリート構造物を対象としたV&Vに関する既往の研究の多くは，検証または妥当性確認のどちらかを対象とした事例が多く，両方を対象とした研究はほとんど行われていない．本論文では，建設工学分野の数値解析にV&Vを応用するための基礎的検討として，鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析を対象に，ASME V&V 10に基づく検証と妥当性確認を具体的に行った例を示す．解析・実験対象は，せん断補強筋を有する曲げ破壊型の鉄筋コンクリートはりの4点曲げ問題とする．計算モデルには，損傷モデルを用いた非線形有限要素解析コードを用いる．検証においては，Euler-Bernoulliのはり理論に基づいて導出された鉄筋コンクリートはりの1次元モデルから得られる結果を参照解とし，コード検証および解析検証を実施する．計算モデルに含まれる材料パラメータの感度を定量化したのち，実験に含まれる不確かさに着目して実施されたValidation実験の結果と，材料特性のばらつきを反映した数値解析の結果から，正確度を定量的に評価することによって，計算モデルの妥当性確認を行う． |
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| AbstractList | 鉄筋コンクリート構造物を対象としたV&Vに関する既往の研究の多くは，検証または妥当性確認のどちらかを対象とした事例が多く，両方を対象とした研究はほとんど行われていない．本論文では，建設工学分野の数値解析にV&Vを応用するための基礎的検討として，鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析を対象に，ASME V&V 10に基づく検証と妥当性確認を具体的に行った例を示す．解析・実験対象は，せん断補強筋を有する曲げ破壊型の鉄筋コンクリートはりの4点曲げ問題とする．計算モデルには，損傷モデルを用いた非線形有限要素解析コードを用いる．検証においては，Euler-Bernoulliのはり理論に基づいて導出された鉄筋コンクリートはりの1次元モデルから得られる結果を参照解とし，コード検証および解析検証を実施する．計算モデルに含まれる材料パラメータの感度を定量化したのち，実験に含まれる不確かさに着目して実施されたValidation実験の結果と，材料特性のばらつきを反映した数値解析の結果から，正確度を定量的に評価することによって，計算モデルの妥当性確認を行う． |
| Author | 渡邊, 英吾 羽生, 隼輝 車谷, 麻緒 櫻井, 英行 |
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| References | (4) Roy, C. J.: Review of code and solution verification procedures for computational simulation, J. Comput. Phys., Vol. 205, pp. 131-156, 2005. (13) 車谷麻緒, 坂敏秀, 山本佳士, 上田尚史, 岡崎慎一郎, 小倉大季 : 理論式に基づく鉄筋コンクリートはりの非線形計算モデルの開発とその検証および妥当性確認, 日本計算工学会論文集, Vol. 2021, p. 20210020, 2021. (2) An Illustration of the Concepts of Verification and Validation in Computational Solid Mechanics, ASME V&V 10.1-2012, The American Society for Mechanical Engineers, 2012. (20) 羽生隼輝, 芦田拓海, 車谷麻緒 : 鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析に対する代替モンテカルロ法, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 79, No. 15, p. 22-15037, 2023. (10) Oberkampf, W. L. and Trucano, T. G.: Verification and validation benchmarks, Nuclear Eng. Des., Vol. 238, pp. 716-743, 2008. (12) 森口周二, 中井健太郎, 大野進太郎, 佐藤伸, 若井明彦, 竹原和夫, 鈴木隼人, 石川裕規, 渦岡良介, 櫻井英行 : 異なる解析ツールを用いた地盤支持力の一斉解析, 第62回地盤工学シンポジウム, 2020. (25) 車谷麻緒, 根本優輝, 相馬悠人, 寺田賢二郎 : コンクリートの破壊力学を考慮した鉄筋コンクリートの3次元破壊シミュレーションとその性能評価, 日本計算工学会論文集, Vol. 2016, p. 20160004, 2016. (11) Danquah, B., Riedmaier, S., Ruhm, J., Kalt, S. and Lienkamp, M.: Statistical model verification and validation concept in automotive vehicle design, Procedia CIRP, Vol. 91, pp. 261-270, 2020. (8) Atamturktur, S., Hemez, F. M. and Laman, J. A.: Uncertainty quantification in model verification and validation as applied to large scale historic masonry monuments, Eng. Struct., Vol. 43, pp. 221-234, 2012. (24) 車谷麻緒, 小倉大季, 櫻井英行 : コンクリートの非線形有限要素解析に対する検証と妥当性確認の一例, 日本計算工学会論文集, Vol. 2022, p. 20220005, 2022. (27) de Vree, J. H. P., Brekelmans, W. A. M. and van Gils, M. A. J.: Comparison of nonlocal approaches in continuum damage mechanics, Comput. Struct., Vol. 55, pp. 581-588, 1995. (3) The Role of Uncertainty Quantification in Verification and Validation of Computational Solid Mechanics, ASME V&V 10.2-2021, The American Society for Mechanical Engineers, 2022. (5) Trucano, T. G., Swiler, L. P., Igusa,T., Oberkampf, W. L. and Pilch, M.: Calibration, validation, and sensitivity analysis: What’s what, Reliability Eng. Sys. Safety, Vol. 91, pp. 1331-1357, 2006. (6) Riedmaier, S., Danquah, B., Schick, B. and Diermeyer, F.: Unifed framework and survey for model verifcation, validation and uncertainty quantifcation, Archives of Comput. Meth. Eng., Vol. 28, pp. 2655-2688, 2021. (1) Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics, ASME V&V 10-2006, The American Society for Mechanical Engineers, 2006. (17) 車谷麻緒, 岡崎慎一郎, 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季 : 不確かさの定量化に向けたRCはりの一斉載荷実験, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 75, No. 2, pp. I_411-I_420, 2019. (9) Oberkampf, W. L. and Trucano, T. G.: Verification and validation in computational fluid dynamics, Prog. Aerospace Sci., Vol. 38, pp. 209-272, 2002. (26) 車谷麻緒, 寺田賢二郎, 加藤準治, 京谷孝史, 樫山和男 : コンクリートの破壊力学に基づく等方性損傷モデルの定式化とその性能評価, 日本計算工学会論文集, Vol. 2013, p. 20130015, 2013. (22) 衝撃作用に対する構造性能照査法の基礎と応用 (構造工学シリーズ 29), 土木学会, 2023. (7) Nishio, M., Marin, J. and Fujino, Y.: Uncertainty quantification of the finite element model of existing bridges for dynamic analysis, J. Civil Struct. Health Monitoring, Vol. 2, pp. 163-173, 2012. (19) 山本佳士, 坂敏秀, 車谷麻緒 : RBSMを用いた鉄筋コンクリート部材の破壊シミュレーションにおける不確かさ評価と妥当性確認, 計算工学講演会論文集, Vol. 26, 2021. (23) 和田健介, 櫻井英行, 滝本和志, 山本真哉 : 構造革新に向けたV&Vとトポロジー最適化の試行, コンクリート工学, Vol. 56, No. 9, pp. 801-808, 2018. (21) 地盤・構造物の非線形解析法の検証と妥当性確認の方法―ガイドラインとその実践事例―, 土木学会, 2022. (15) 肥前大樹, 上野勝利, 渦岡良介 : 粘性土地盤の圧密変形に関する数値解析の検証および妥当性確認, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 75, pp. I_351-I_359, 2019. (16) 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季, 車谷麻緒 : RCはりの耐荷・変形性状の再現性に関する基礎的研究, コンクリート工学年次論文集, Vol. 41, No. 2, pp. 229-234, 2019. (18) 羽生隼輝, 車谷麻緒 : 数値解析のV&Vに向けた曲げ破壊型鉄筋コンクリートはりのValidation実験, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 80, No. 15, p. 23-15016, 2024. (14) 渡邊英吾, 車谷麻緒 : 鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析に対するコード検証および解析検証, 日本計算工学会論文集, Vol. 2022, p. 20220011, 2022. |
| References_xml | – reference: (9) Oberkampf, W. L. and Trucano, T. G.: Verification and validation in computational fluid dynamics, Prog. Aerospace Sci., Vol. 38, pp. 209-272, 2002. – reference: (27) de Vree, J. H. P., Brekelmans, W. A. M. and van Gils, M. A. J.: Comparison of nonlocal approaches in continuum damage mechanics, Comput. Struct., Vol. 55, pp. 581-588, 1995. – reference: (18) 羽生隼輝, 車谷麻緒 : 数値解析のV&Vに向けた曲げ破壊型鉄筋コンクリートはりのValidation実験, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 80, No. 15, p. 23-15016, 2024. – reference: (22) 衝撃作用に対する構造性能照査法の基礎と応用 (構造工学シリーズ 29), 土木学会, 2023. – reference: (3) The Role of Uncertainty Quantification in Verification and Validation of Computational Solid Mechanics, ASME V&V 10.2-2021, The American Society for Mechanical Engineers, 2022. – reference: (10) Oberkampf, W. L. and Trucano, T. G.: Verification and validation benchmarks, Nuclear Eng. Des., Vol. 238, pp. 716-743, 2008. – reference: (14) 渡邊英吾, 車谷麻緒 : 鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析に対するコード検証および解析検証, 日本計算工学会論文集, Vol. 2022, p. 20220011, 2022. – reference: (4) Roy, C. J.: Review of code and solution verification procedures for computational simulation, J. Comput. Phys., Vol. 205, pp. 131-156, 2005. – reference: (26) 車谷麻緒, 寺田賢二郎, 加藤準治, 京谷孝史, 樫山和男 : コンクリートの破壊力学に基づく等方性損傷モデルの定式化とその性能評価, 日本計算工学会論文集, Vol. 2013, p. 20130015, 2013. – reference: (20) 羽生隼輝, 芦田拓海, 車谷麻緒 : 鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析に対する代替モンテカルロ法, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 79, No. 15, p. 22-15037, 2023. – reference: (6) Riedmaier, S., Danquah, B., Schick, B. and Diermeyer, F.: Unifed framework and survey for model verifcation, validation and uncertainty quantifcation, Archives of Comput. Meth. Eng., Vol. 28, pp. 2655-2688, 2021. – reference: (25) 車谷麻緒, 根本優輝, 相馬悠人, 寺田賢二郎 : コンクリートの破壊力学を考慮した鉄筋コンクリートの3次元破壊シミュレーションとその性能評価, 日本計算工学会論文集, Vol. 2016, p. 20160004, 2016. – reference: (12) 森口周二, 中井健太郎, 大野進太郎, 佐藤伸, 若井明彦, 竹原和夫, 鈴木隼人, 石川裕規, 渦岡良介, 櫻井英行 : 異なる解析ツールを用いた地盤支持力の一斉解析, 第62回地盤工学シンポジウム, 2020. – reference: (5) Trucano, T. G., Swiler, L. P., Igusa,T., Oberkampf, W. L. and Pilch, M.: Calibration, validation, and sensitivity analysis: What’s what, Reliability Eng. Sys. Safety, Vol. 91, pp. 1331-1357, 2006. – reference: (11) Danquah, B., Riedmaier, S., Ruhm, J., Kalt, S. and Lienkamp, M.: Statistical model verification and validation concept in automotive vehicle design, Procedia CIRP, Vol. 91, pp. 261-270, 2020. – reference: (7) Nishio, M., Marin, J. and Fujino, Y.: Uncertainty quantification of the finite element model of existing bridges for dynamic analysis, J. Civil Struct. Health Monitoring, Vol. 2, pp. 163-173, 2012. – reference: (21) 地盤・構造物の非線形解析法の検証と妥当性確認の方法―ガイドラインとその実践事例―, 土木学会, 2022. – reference: (8) Atamturktur, S., Hemez, F. M. and Laman, J. A.: Uncertainty quantification in model verification and validation as applied to large scale historic masonry monuments, Eng. Struct., Vol. 43, pp. 221-234, 2012. – reference: (15) 肥前大樹, 上野勝利, 渦岡良介 : 粘性土地盤の圧密変形に関する数値解析の検証および妥当性確認, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 75, pp. I_351-I_359, 2019. – reference: (23) 和田健介, 櫻井英行, 滝本和志, 山本真哉 : 構造革新に向けたV&Vとトポロジー最適化の試行, コンクリート工学, Vol. 56, No. 9, pp. 801-808, 2018. – reference: (13) 車谷麻緒, 坂敏秀, 山本佳士, 上田尚史, 岡崎慎一郎, 小倉大季 : 理論式に基づく鉄筋コンクリートはりの非線形計算モデルの開発とその検証および妥当性確認, 日本計算工学会論文集, Vol. 2021, p. 20210020, 2021. – reference: (17) 車谷麻緒, 岡崎慎一郎, 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季 : 不確かさの定量化に向けたRCはりの一斉載荷実験, 土木学会論文集 A2 (応用力学), Vol. 75, No. 2, pp. I_411-I_420, 2019. – reference: (16) 山本佳士, 上田尚史, 小倉大季, 車谷麻緒 : RCはりの耐荷・変形性状の再現性に関する基礎的研究, コンクリート工学年次論文集, Vol. 41, No. 2, pp. 229-234, 2019. – reference: (2) An Illustration of the Concepts of Verification and Validation in Computational Solid Mechanics, ASME V&V 10.1-2012, The American Society for Mechanical Engineers, 2012. – reference: (19) 山本佳士, 坂敏秀, 車谷麻緒 : RBSMを用いた鉄筋コンクリート部材の破壊シミュレーションにおける不確かさ評価と妥当性確認, 計算工学講演会論文集, Vol. 26, 2021. – reference: (24) 車谷麻緒, 小倉大季, 櫻井英行 : コンクリートの非線形有限要素解析に対する検証と妥当性確認の一例, 日本計算工学会論文集, Vol. 2022, p. 20220005, 2022. – reference: (1) Guide for Verification and Validation in Computational Solid Mechanics, ASME V&V 10-2006, The American Society for Mechanical Engineers, 2006. |
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| StartPage | 20240010 |
| SubjectTerms | non-linear finite element analysis reinforced concrete beam sensitivity analysis uncetainty verification and validation |
| Title | せん断補強筋を有する鉄筋コンクリートはりの非線形有限要素解析に対する検証と妥当性確認 |
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