粒子サイズおよび粒子形状が粒状体のせん断強度に及ぼす影響の定量評価  [in Japanese] A quantitative evaluation of the effect of particle size and shape on a shear strength of glanular materials.  [in Japanese]

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Author(s)

    • 片桐 淳 Katagiri Jun
    • 筑波大大学院 システム情報工学研究科 構造エネルギー工学専攻 Dept. of Engineering Mechanics and Energy, Graduate school of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba.
    • 福田 和彰 Fukuda Kazuaki
    • 筑波大大学院 システム情報工学研究科 構造エネルギー工学専攻 Dept. of Engineering Mechanics and Energy, Graduate school of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba.
    • 松島 亘志 Matsushima Takashi
    • 筑波大大学院 システム情報工学研究科 構造エネルギー工学専攻 Dept. of Engineering Mechanics and Energy, Graduate school of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba.
    • 山田 恭央 Yamada Yasuo
    • 筑波大大学院 システム情報工学研究科 構造エネルギー工学専攻 Dept. of Engineering Mechanics and Energy, Graduate school of Systems and Information Engineering, University of Tsukuba.

Abstract

砕石のように粒子形状がいびつで,構造スケールに対して粒子のサイズが相対的に大きい場合,高いせん断強度を示すことが知られており,鉄道のバラストやロックフィルダム等に古くから用いられている.<BR>これら粒子物性の効果を定量的に扱うためには材料パラメータを任意に変更する必要があるが,実際の試験でパラメータを変えるのは困難である.<BR>そこで,本研究では大きさの異なる2種類の砕石,1種類の川砂利を用いた一面せん断試験を行った.また,砕石および川砂利の粒子形状を抽出し,モデル化した粒子を用いたDEMによる一面せん断シミュレーションを行い,実験との定量的な比較を行った.<BR>砕石ではせん断強度に違いが見られたが,残留強度およびダイレタンシー特性は良好な一致を,川砂利の比較ではせん断強度の一致が確認できた.その上で全体のスケールを可変させた単純せん断挙動をシミュレートし,粒子サイズの及ぼす効果について検討した.

The particle properties such as particle size and particle shapes are strongly affected by their shear strength. It is difficult to be evaluated quantitatively without numerical simulations because it is impossible to visualize the inter-particle forces.<BR>In order to clarify these mechanisms, we used an image-based particle modeling to reproduce two types of granular materials; breakage stones and river gravels.<BR>A series of direct shear simulations were carried out to compare the experimental results. The simulation results are in good agreement with experimental ones for both types of materials: which includes the particle shapes and particle sizes.<BR> Moreover, the particle size effect is discussed in details by comparing the result of a series of simple shear simulations.

Journal

  • NCTAM papers, National Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Japan

    NCTAM papers, National Congress of Theoretical and Applied Mechanics, Japan 59(0), 166-166, 2010

    National Committee for IUTAM

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