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A Fracture Analysis of End Notched Timber Beams using the Fracture Criterion Based on Average Stresses in the Finite Small Area

机译：基于有限小区域平均应力的折断准则，对端部带槽木材梁进行折断分析

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摘要

木材梁に切欠きがあるとその部分に応力集中が生じるため, 切欠きのない場合に比べてかなり低い荷重で破壊に至る。本研究では, 「木材の破壊は, ある有限の小領域の平均応力が破壊の条件を満たした時に生じる」とする増田の提案する有限小領域理論を, 材端に切欠きを持つ梁の曲げ問題に適用し, クラック発生荷重の理論値と実験値との比較により, 有限小領域理論の妥当性を検討した。切欠き率が12. 5, 25, 37. 5, 50%の直角切欠き4種と傾斜の異なる切欠き2種の計6種類の試験体について3点曲げ試験を行い, またこれについて有限要素法を用いて応力解析を行った。切欠き部周辺での有限小領域における平均応力を数通りの異なる寸法の有限小領域について計算し, それが破壊条件を満たすときの荷重, すなわちクラック発生荷重を求め, 実験値と比較した。その結果, 直角切欠きを持つ材では, 有限小領域が繊維方向0. 8 - 1. 2mm×繊維直角方向0. 2 - 0. 4mmにおいて, 実験値に近い理論値が得られた。しかし斜めの切欠きや切欠き率の小さい場合には, 理論値が実験値より大きな値となった。これらはいずれも切欠き底においてせん断応力が支配的となっている場合であり, 解析に用いたせん断強度が実際よりも大きい, あるいは, せん断の応力－ひずみの関係が塑性的 (非線形) であることを示唆した。なおこの非線形性は画像相関法を用いた著者の他の研究において確かめられた。従って, せん断強度としてねじりにより求まる値よりもイス型せん断により求まるより低い値を用いることにより, 理論値と実験値はよく一致した。
机译：如果在木梁中存在缺口，则应力集中将在该部分中发生，从而导致与没有缺口的情况相比，在低得多的载荷下破裂。在这项研究中，由Masuda提出的有限小面积理论指出，“当某个有限小面积的平均应力满足破坏条件时，木材就会发生破坏”，该理论被应用到末端带有缺口的梁的弯曲。通过将裂纹萌生载荷的理论值与实验值进行比较，检验了有限小面积理论的有效性。总共对6种样品进行了三点弯曲测试，其中包括4种直角形缺口，缺口率分别为12.5％，25％，37.5％，50％和2种不同倾斜度的缺口。使用该方法进行应力分析。计算出几个不同尺寸的有限小区域在缺口附近有限平均区域的平均应力，并计算出满足断裂条件时的载荷即裂纹萌生载荷，并将其与实验值进行比较。结果，当具有直角切口的材料中的有限小区域在纤维方向上为0.8-1.2mm×在纤维垂直方向上为0.2-0.4mm时，获得了接近实验值的理论值。但是，当对角切口或切口比较小时，理论值大于实验值。在所有这些情况下，剪应力在切口底部占主导，并且分析中使用的剪强度大于实际值，或者剪应力与应变的关系是塑性的（非线性的）。建议。这种非线性在作者使用图像相关方法的另一项研究中得到了证实。因此，通过使用比通过扭转得到的剪切强度低的通过扭转得到的剪切强度，使理论值和实验值一致。

著录项

  • 作者

    増田 稔; 田浦 理;

  • 作者单位
  • 年度 1995
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 ja
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