Re: 貿易センターの崩壊説、日本語版(2)
投稿者: immoralbeloved 投稿日時: 2006/03/25 00:08 投稿番号: [89525 / 118550]
衝突シミュレーション
B747は、ヨーイングとピッチ角度をゼロに抑えた状態で、3階から4階の間のビル外部中央に、秒速200m(時速約450マイル)で突入しました。 WTCに機体が激突した際のビルへの初期の衝撃は、ビルと機体の両方に大規模な構造破壊と損傷を引き起こしました。 さらに爆発が起こり、ビルの構造がさらに脆くなりました。 このような劇的な衝撃による巨大な破裂や構造破壊を可視化するために、B747と鉄筋構造の間に「contact with erosion(侵食の伴う接触)」を設定しました。
このMSC.Dytranの接触技術により、破裂、穿孔、亀裂およびせん断などの深刻な材料破壊が予測できるようになります。 さらにビルと機体の両方に「single surface contact(単一曲面接触)」を設定し、構造物のはりおよび柱の座屈や、B747機体内部での部材の衝突も考慮しました。
鉄およびアルミ製材料の破壊基準は、最大塑性ひずみに基づいて設定しました。 たとえば、要素が最大塑性ひずみに達すると構造上の強度が失われるため、その要素は計算から除外しました。
解析により、激突の衝撃で構造が劇的に脆くなっていることがわかりました。 しかし、階層構造に冗長性があるため、破壊を免れたはりや柱に重力荷重が再分配されていました。 従って、ビルへの衝突の衝撃のみではWTCの倒壊は起こり得なかったことが判明しました。
MSC.Dytranは共有メモリ並行処理機能をサポートするため、複数のプロセッサにジョブの実行を分散することでCPU時間を短縮できます。 衝突シミュレーションには、SGIのデュアルプロセッサ(300 Mhz)で250ミリセカンドのシミュレーションを実行するのに24時間を要しました。
熱伝導シミュレーション
機体の破損が広がるにつれ、WTC内におよそ1万ガロン(約37,850リットル:飛行中の燃料消費を考慮に入れた値)の燃料が吐き出されました。 これは実に大量に燃料が散布されたことを示しており、WTCの倒壊調査ではエレベーターシャフトと1階にまで燃料の付着が確認されています。 MSC.Dytranの作成した衝撃シミュレーションに基づき、MSC.Marcによる熱伝導および熱応力解析が行われました。
衝突シミュレーションの結果はMSC.Patranでポスト処理しました。この処理で、剛体床板を変形可能なシェル要素へと変換し、はり、トラスおよび床板はシェル要素でモデル化しました。 その後、解析プリファレンスをMSC.Marcに切り替え、変形したビルに基づいて新規の入力ファイルを書き出しました。
次に、MSC.Marcデータベースから抽出された鉄の温度依存の熱特性および構造特性に対して、非線形熱伝導/伝達/熱放射を含む解析を実施することになりました。 すると、多くの部材がさらされた温度範囲においては、限界応力が1/5にまで低下しました。 なお、コンクリートの特性は概算しました。
この解析では、時間的な制約から、2つの方法をとりました。熱放射が含まれるモデルと、含まれないモデルでの解析です。 熱放射、すなわちエネルギーが1つの曲面から別の曲面へと伝達される事象の影響は決して少なくありません。 熱放射を正確にモデル化するには、1つの曲面から見える次の曲面の割合を示す形態係数を計算する必要があります。 この形態係数の計算には、MSC.Marcの陰的手法を用いる必要があり、大容量のバンド幅と計算時間を必要とします。 しかし一方で、熱放射曲面は容易に選択することができました。これは、MSC.Patranを使ってモデルをはり要素ではなくシェル要素で構築していたからです。
構造モデルが複雑であるため、放射マトリクスが過剰になり、モンテカルロ法を使用したMSC.Marc Mentatによる形態係数の計算では、処理に19時間を要しました。 しかしこのシミュレーション以後は、処理時間を2時間に短縮する新しいアルゴリズムが開発されました。 なお、時間的制約のため、熱放射の進行については解析を実施しませんでした。
B747は、ヨーイングとピッチ角度をゼロに抑えた状態で、3階から4階の間のビル外部中央に、秒速200m(時速約450マイル)で突入しました。 WTCに機体が激突した際のビルへの初期の衝撃は、ビルと機体の両方に大規模な構造破壊と損傷を引き起こしました。 さらに爆発が起こり、ビルの構造がさらに脆くなりました。 このような劇的な衝撃による巨大な破裂や構造破壊を可視化するために、B747と鉄筋構造の間に「contact with erosion(侵食の伴う接触)」を設定しました。
このMSC.Dytranの接触技術により、破裂、穿孔、亀裂およびせん断などの深刻な材料破壊が予測できるようになります。 さらにビルと機体の両方に「single surface contact(単一曲面接触)」を設定し、構造物のはりおよび柱の座屈や、B747機体内部での部材の衝突も考慮しました。
鉄およびアルミ製材料の破壊基準は、最大塑性ひずみに基づいて設定しました。 たとえば、要素が最大塑性ひずみに達すると構造上の強度が失われるため、その要素は計算から除外しました。
解析により、激突の衝撃で構造が劇的に脆くなっていることがわかりました。 しかし、階層構造に冗長性があるため、破壊を免れたはりや柱に重力荷重が再分配されていました。 従って、ビルへの衝突の衝撃のみではWTCの倒壊は起こり得なかったことが判明しました。
MSC.Dytranは共有メモリ並行処理機能をサポートするため、複数のプロセッサにジョブの実行を分散することでCPU時間を短縮できます。 衝突シミュレーションには、SGIのデュアルプロセッサ(300 Mhz)で250ミリセカンドのシミュレーションを実行するのに24時間を要しました。
熱伝導シミュレーション
機体の破損が広がるにつれ、WTC内におよそ1万ガロン(約37,850リットル:飛行中の燃料消費を考慮に入れた値)の燃料が吐き出されました。 これは実に大量に燃料が散布されたことを示しており、WTCの倒壊調査ではエレベーターシャフトと1階にまで燃料の付着が確認されています。 MSC.Dytranの作成した衝撃シミュレーションに基づき、MSC.Marcによる熱伝導および熱応力解析が行われました。
衝突シミュレーションの結果はMSC.Patranでポスト処理しました。この処理で、剛体床板を変形可能なシェル要素へと変換し、はり、トラスおよび床板はシェル要素でモデル化しました。 その後、解析プリファレンスをMSC.Marcに切り替え、変形したビルに基づいて新規の入力ファイルを書き出しました。
次に、MSC.Marcデータベースから抽出された鉄の温度依存の熱特性および構造特性に対して、非線形熱伝導/伝達/熱放射を含む解析を実施することになりました。 すると、多くの部材がさらされた温度範囲においては、限界応力が1/5にまで低下しました。 なお、コンクリートの特性は概算しました。
この解析では、時間的な制約から、2つの方法をとりました。熱放射が含まれるモデルと、含まれないモデルでの解析です。 熱放射、すなわちエネルギーが1つの曲面から別の曲面へと伝達される事象の影響は決して少なくありません。 熱放射を正確にモデル化するには、1つの曲面から見える次の曲面の割合を示す形態係数を計算する必要があります。 この形態係数の計算には、MSC.Marcの陰的手法を用いる必要があり、大容量のバンド幅と計算時間を必要とします。 しかし一方で、熱放射曲面は容易に選択することができました。これは、MSC.Patranを使ってモデルをはり要素ではなくシェル要素で構築していたからです。
構造モデルが複雑であるため、放射マトリクスが過剰になり、モンテカルロ法を使用したMSC.Marc Mentatによる形態係数の計算では、処理に19時間を要しました。 しかしこのシミュレーション以後は、処理時間を2時間に短縮する新しいアルゴリズムが開発されました。 なお、時間的制約のため、熱放射の進行については解析を実施しませんでした。
これは メッセージ 89524 (immoralbeloved さん)への返信です.
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