(57)【要約】【目的】有限要素解析の結果よりコンクリートのひび割れを３次元的に表現可能なひび割れ表示方法、プログラム、記録媒体を提供する。【構成】コンクリートのひび割れ表示をコンピュータにより行う方法であって、前記コンピュータが、解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化して行った有限要素解析の結果に基づいて、前記立体要素のひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成するステップと、前記モデルに前記架空面状要素を追加して表示させるステップと、を実行することを特徴とするひび割れ表示方法。【選択図】      図１
2004171190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリートのひび割れ表示をコンピュータにより行う方法であって、前記コンピュータが、
解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化して行った有限要素解析の結果に基づいて、前記立体要素のひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成するステップと、
前記モデルに前記架空面状要素を追加して表示させるステップと、
を実行することを特徴とするひび割れ表示方法。
【請求項２】
前記架空面状要素を作成するステップは、
解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化し、当該立体要素毎に最大主応力を算定し、当該最大主応力がひび割れ強度を越えている場合、各立体要素毎のひび割れ発生を判定するステップと、
前記ひび割れ判定がなされた立体要素において、前記最大主応力の方向と直交する面をひび割れ面とするステップと、
を含むことを特徴とする請求項１に記載のひび割れ表示方法。
【請求項３】
前記架空面状要素を作成するステップは、
前記ひび割れ面と直交方向の引張ひずみの大きさに応じて前記架空面状要素に厚さを付与することを特徴とする請求項１または２に記載のひび割れ表示方法。
【請求項４】
前記モデルの任意位置での切断表示指示をインターフェイスから受け付けるステップと、
当該モデルが内包する前記架空面状要素を表示することでひび割れ状況を示すステップと、
を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のひび割れ表示方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のコンクリートのひび割れ表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、
解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化して行った有限要素解析の結果に基づいて、前記立体要素のひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成するステップと、
前記モデルに前記架空面状要素を追加して表示させるステップと、
を含むことを特徴とするひび割れ表示プログラム。
【請求項６】
請求項５に記載のひび割れ表示プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ひび割れ表示方法、プログラム、記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート構造物を設計や補修等を行う際に、当該構造物の応力やひずみ解析を予め実行することが一般的である。こういった解析を行う手法の代表的なものが有限要素解析である。例えば、解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化し、各立体要素毎に作用する応力と許容応力との算定・比較を実行する。このような解析を行うことで、例えばどの立体要素にひび割れが発生し、どの方向にひび割れが向いているかは数値として得ることが出来る。
【０００３】
しかしながら、前記解析結果に基づいてひび割れ図を作成して表現する手法が存在しなかったため、例えば、有限要素法を用いた構造解析によって求められたひずみ成分から最大主ひずみを算出し、最大主ひずみの発生方向を９０度回転させ、最大主ひずみと引張りひずみの基準値を比較して前記基準値以上のものを抽出し、抽出したデータに基づいてひび割れ図を作成するといった手法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９０８４７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の手法には改善すべき課題が残されていた。すなわち、どの立体要素にひび割れが発生し、どの方向にひび割れが向いているかを数値として得ることができるが、これを３次元モデルとして視覚化する手法が提案されていなかったのである。そこで例えば、従来存在する図化ソフト等を用いると、モデルの形状を前記立体要素の集合体として３次元的に表示することは可能である。しかし、この３次元モデル表示とあわせてひび割れを表示することは出来なかった。
【０００６】
従って、従来の解析結果からひび割れ状況を認識するためには、立体要素一つ一つをチェックして、ひび割れの発生の有無、ひび割れ方向を示すベクトルの方向余弦などの数値を把握する煩雑な作業を必要とした。つまりひび割れ状況を把握するために大きな手間と長い時間とを要し、解析作業の効率が低いものとなっていた。
【０００７】
本発明はこのような課題に着目してなされたもので、有限要素解析の結果よりコンクリートのひび割れを３次元的に表現可能なひび割れ表示方法、プログラム、記録媒体を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明のひび割れ表示方法は、コンクリートのひび割れ表示をコンピュータにより行う方法であって、前記コンピュータが、解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化して行った有限要素解析の結果に基づいて、前記立体要素のひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成するステップと、前記モデルに前記架空面状要素を追加して表示させるステップと、を実行することを特徴とする。
【０００９】
第２の発明は、第１の発明の前記架空面状要素を作成するステップにおいて、解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化し、当該立体要素毎に最大主応力を算定し、当該最大主応力がひび割れ強度を越えている場合に、各立体要素毎のひび割れ発生を判定するステップと、前記ひび割れ判定がなされた立体要素において、前記最大主応力の方向と直交する面をひび割れ面とするステップと、を含むことを特徴とする。
【００１０】
第３の発明は、前記第１または２の発明の、前記架空面状要素を作成するステップにおいて、前記ひび割れ面と直交方向の引張ひずみの大きさに応じて前記架空面状要素に厚さを付与することを特徴とする。
【００１１】
第４の発明は、第１〜３のいずれかの発明において、前記モデルの任意位置での切断表示指示をインターフェイスから受け付けるステップと、当該モデルが内包する前記架空面状要素を表示することでひび割れ状況を示すステップと、を含むことを特徴とする。
【００１２】
第５の発明は、前記第１〜４のいずれかの発明のコンクリートのひび割れ表示方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化して行った有限要素解析の結果に基づいて、前記立体要素のひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成するステップと、前記モデルに前記架空面状要素を追加して表示させるステップと、を含むことを特徴とするひび割れ表示プログラムにかかる。
【００１３】
第６の発明は、第５の発明に記載のひび割れ表示プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体にかかる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態におけるひび割れ表示方法の手順例を示すフロー図である。例えばこのフローは、有限要素解析の結果を３次元表示可能な図化ソフトがインストールされたコンピュータにより実行されるものとする。前記コンピュータは、解析対象となるコンクリートを立体要素でモデル化して行った有限要素解析の結果に基づいて、前記立体要素のひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成する。
【００１５】
このため、解析対象となるコンクリートを適宜に区分した立体要素でモデル化する処理を行う。そして、この立体要素毎にその重心点での最大主応力を算定する（ｓ１０１）。算定した最大主応力は、前記コンクリートからなる立体要素に備わるひび割れ強度を越えているかの判定に供される。この判定処理により各立体要素毎のひび割れ発生を判定する（ｓ１０２）。
【００１６】
続いてコンピュータは、前記ひび割れ判定がなされた立体要素において、前記最大主応力の方向と直交する面をひび割れ面とする（ｓ１０３）。この場合、１つの立体要素で互いに直交する３方向までひび割れを許容することとする。前記推定されたひび割れ面については、当該ひび割れ面が前記コンクリートのモデルにおいて明確に表現されるべく、架空面状要素を生成する（ｓ１０４）。また、架空面状要素の頂点を架空の節点として、当該各要素を構成する節点番号とそれらの座標を計算しておく。
【００１７】
図２はひび割れによる要素切断面の例を示す図である。立体要素が六面体の場合、ひび割れ面によって当該要素を切断した場合の切断面形状は３角形、４角形、５角形、６角形のいずれかになる。５角形と６角形の場合は前記図化ソフトの仕様に合わせて例えば３角形と４角形に分割する。切断面を表現する架空面状要素（３角形、４角形）は、立体要素表面より適宜突出するように大きくする。つまり、ひび割れ面を含んで当該ひび割れ面より大きな架空面状要素を作成する。またこの架空面状要素の側面など立体要素表面より突出する部位の全部または一部に彩色を施し、ひび割れを強調するとしても好適である。
【００１８】
このように架空面状要素を作成するステップにおいて、ひび割れ程度を考慮した架空面状要素を作成する場合（ｓ１０５：ＹＥＳ）、ひび割れ面と直交方向の引張ひずみの大きさに応じて架空面状要素に厚さを付与する（ｓ１６）。また、この架空面状要素の頂点を架空の節点として、当該各要素を構成する節点番号とそれらの座標を計算しておく。
【００１９】
上記のように架空面状要素が作成されたならば、これらひび割れ面を示す架空の要素を、前記モデルに追加する（ｓ１０７）。この場合、モデルを構成する立体要素に関する形状情報（各要素を構成する節点番号とそれらの座標）と、前記架空の各要素の形状情報（各要素を構成する節点番号とそれらの座標）とを、前記図化ソフトで読み込める形式に従って所定のファイルに書き出す。
【００２０】
モデルを構成する前記立体要素とその節点情報に加えて、ひび割れを表現する架空の要素とその節点情報を前記ファイルから読み込み、モデル表示を行うことで、ひび割れ方向を当該モデルの表面に表示する（ｓ１０８）。図３は本実施形態におけるひび割れ表示形態の例を示す図である。
【００２１】
本発明における架空面状要素は、モデル表面にその側端面を見せているが、勿論、当該モデル内部においても要素として存在している。従って、当該モデルの任意位置での切断表示指示をインターフェイスから受け付けた場合（ｓ１０９：ＹＥＳ）、当該モデルが内包する前記架空面状要素を表示することが可能である。これによりモデル内部に推定されるひび割れ状況をも的確に表示することが出来る。当該切断表示を実行したならば、或いは前記切断表示指示を受けなかった場合（ｓ１０９：ＮＯ）、処理は終了する。
【００２２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明のひび割れ表示方法、プログラム、記録媒体によれば、従来存在する図化ソフト等を用いても、モデルの形状を立体要素の集合体として３次元的に表示することと併せてひび割れを表示することが可能となる。従って、ひび割れ状況を認識するために従来のような大きな手間と長い時間とが不要となり、解析作業の効率を良好なものとできる。
【００２３】
こうして、有限要素解析の結果よりコンクリートのひび割れを３次元的に表現可能なひび割れ表示方法、プログラム、記録媒体を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態におけるひび割れ表示方法の手順例を示すフロー図である。
【図２】ひび割れによる要素切断面の例を示す図である。
【図３】本実施形態におけるひび割れ表示形態の例を示す図である。
【符号の説明】
ｓ１０２  ひび割れ発生の判定ステップ
ｓ１０３  ひび割れ面の推定ステップ
ｓ１０４  架空面状要素の作成ステップ
ｓ１０７  モデルへの架空面状要素追加ステップ
ｓ１０８  表示処理ステップ
【図１】
2004171190.tif 000003
【図２】
2004171190.tif 000004
【図３】
2004171190.tif 000005