研究者データベース

福田 文彦(フクダ フミヒコ)
工学研究院 土木工学部門 社会基盤マネジメント
助教

基本情報

所属

  • 工学研究院 土木工学部門 社会基盤マネジメント

職名

  • 助教

学位

  • 博士(工学)(北海道大学)

J-Global ID

研究キーワード

  • 構成式   硬化   異方性   塑性   土質力学   

研究分野

  • ナノテク・材料 / 無機材料、物性
  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 地盤工学

学歴

  • 1990年04月 - 1992年03月   北海道大学   大学院工学研究科   土木工学専攻 修士課程
  • 1986年04月 - 1990年03月   北海道大学   工学部   土木工学科

所属学協会

  • 土木学会   国際土質基礎工学会   地盤工学会   

研究活動情報

論文

  • Fumihiko Fukuda
    INTERNATIONAL JOURNAL OF GEOMECHANICS 14 6 2014年12月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper suggests that the isotropic hardening rule with a modified hardening parameter can be used to simulate anisotropic hardening behavior from both theoretical and experimental viewpoints. It is believed that the isotropic hardening rule cannot simulate anisotropic hardening behavior mainly because its yield function is expressed in terms of the principal stresses and its hardening parameter is expressed in terms of the principal plastic strains. Contrary to this belief, the first part of this paper theoretically suggests that the isotropic hardening rule with a modified hardening parameter, expressed in terms of the plastic strains in the coordinate system defined by the principal stress axes, can simulate anisotropic hardening behavior. In the second part of this paper, it is experimentally shown that the isotropic hardening rule with the modified hardening parameter can simulate the actual anisotropic hardening behavior of presheared clay. The second part also discusses the microscopic mechanism of the hardening for the presheared clay with reference to the isotropic hardening rule with the modified hardening parameter.
  • Siam Yimsiri, Wanwarang Ratananikom, Fumihiko Fukuda, Suched Likitlersuang
    GEOMECHANICS AND ENGINEERING 5 5 419 - 445 2013年10月 [査読有り][通常論文]
     
    This paper presents an experimental study on the influence of principal stress direction and magnitude of intermediate principal stress on the undrained stress-strain-strength behaviors of Bangkok Clay. The results of torsional shear hollow cylinder and advanced triaxial tests with various principal stress directions and magnitudes of intermediate principal stress on undisturbed Bangkok Clay specimens are presented. The analysis of testing results include: (i) stress-strain and pore pressure behaviors, (ii) stiffness characteristics, and (iii) strength characteristics. The results assert clear evidences of anisotropic characteristics of Bangkok Clay at pre-failure and failure conditions. The magnitude of intermediate principal stress for plane-strain condition is also investigated. Both failure surface and plastic potential in deviatoric plane of Bangkok Clay are demonstrated to be isotropic and of circular shape which implies an associated flow rule. It is also observed that the shape of failure surface in deviatoric plane changes its size, while retaining its circular shape, with the change in direction of major principal stress. Concerning the behavior of Bangkok Clay found from this study, the discussions on the effects of employed constitutive modeling approach on the resulting numerical analysis are made.
  • 福田 文彦, 三田地 利之
    土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 736 143 - 151 土木学会 2003年06月 [査読有り][通常論文]
  • Discussion : Mechanical Properties of Saturated Cohesive Soils with Shear History under Three-Dimensional Stress Conditions
    福田 文彦, 澁谷 啓
    地盤工学会論文報告集 43 1 109 - 112 2003年01月 [査読有り][通常論文]
  • 福田 文彦, 三田地 利之, 澁谷 啓
    土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 708 69 - 78 土木学会 2002年06月 [査読有り][通常論文]
  • 福田 文彦, 三田地 利之, 澁谷 啓
    地盤工学会論文報告集 37 4 139 - 148 1997年12月 [査読有り][通常論文]

講演・口頭発表等

  • 少量のセメントを添加した粘土の力学特性  [通常講演]
    寺本崇宏, 小宮耕介, 福田文彦
    第49回地盤工学研究発表会発表講演集(北九州) 2015年07月 口頭発表(一般)
  • 構造を持った粘土のサンプリングに伴う乱れの研究  [通常講演]
    福田文彦, 小宮耕介, 寺本崇宏
    第49回地盤工学研究発表会(北九州) 2015年07月 口頭発表(一般)
  • サンプリングが粘性土の強度におよぼす影響  [通常講演]
    福田 文彦, 近藤 雄大, 小宮 耕介
    第48回地盤工学研究発表会 2013年07月 口頭発表(一般)
  • セメント添加粘土の圧密特性におよぼすセメント量と養生期間の影響  [通常講演]
    瀧本 興, 福田 文彦
    地盤工学会北海道支部技術報告会 2013年01月 口頭発表(一般)

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 文部科学省:科学研究費補助金(基盤研究(C))
    研究期間 : 2012年 -2014年 
    代表者 : 福田 文彦
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1998年 -1999年 
    代表者 : 福田 文彦
     
    中空ねじり試験は供試体内の応用・ひずみが均一に分布しているものとして実験結果の解析を行う要素試験であるにも関わらず、1)ねじり試験では供試体にトルクを載荷するため供試体と試験機との間に摩擦が必要であるが、この摩擦が供試体の自由な変形を拘束するため供試体内の応用・ひずみが不均一に分布してしまい、2)供試体の「厚み」のため、供試体をねじる際に生じるせん断ひずみが供試体の半径方向に沿って不均一に分布してしまい、更に、3)同じく供試体の「厚み」のため、供試体の外側から加える外側圧と供試体の中空部分に加える内側圧の値が異なる場合において、半径方向および円周方向の直応力が供試体の半径方向に沿って不均一に分布してしまう、という原理的な問題を抱えた試験でもある。しかしながらこれらの不均一分布が中空ねじり試験結果およぼす影響はほとんど明かにされていないようである。そこで申請者は交付された補助金をもとにして、1)から3)の不均一分布が中空ねじり試験結果に及ぼす影響を明らかにするための実験的研究を実施した。まず平成10年度においては1)の影響について調べ、その結果、中空ねじり試験から得られる実験結果は供試体-試験機間の摩擦の影響を強く受けること、およびこの摩擦によって生じる不均一分布の影響を低減するためには背の高さが高い供試体を使用することが有効であることを明らかにした。そして平成12年度においては2)および3)の影響を明らかにするための実験を行ない、その結果、中空ねじり試験結果は2)および3)の影響をほとんど受けないことが明らかになった。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1996年 -1996年 
    代表者 : 福田 文彦
     
    平成8年度に交付された科学研究費の補助により、等方粘土に初期せん断履歴を与えて異方性を生じさせた後に主軸の方向を変化させて再びせん断を行うという一連の実験を実施し、それにより以下に示す新しい知見を得た。1.今回行った実験から、せん断履歴を受けた粘土の最大せん断応力面上における初期せん断始点からの累積せん断ひずみが、同じ応力のときにおける等方粘土の最大せん断応力面上のせん断ひずみよりも大きな場合には、その粘土は弾性的な挙動を示す。それに対し、せん断履歴を受けた粘土の最大せん断応力面上の初期せん断開始点からの累積せん断ひずみが、同じ応力のときにおける等方圧密粘土のせん断ひずみと同じかあるいはそれよりも小さな場合、その粘土は非弾性的な挙動を示すことが明らかになった。2.上記よりせん断履歴を受けた粘土のその後のせん断変形挙動を決定する第1の要因は、せん断応力とせん断履歴によってそれに引き続く過程の最大せん断応力面上に生じるせん断ひずみの大きさであり、履歴を与える過程から再びせん断を行う過程に移行する際の主軸の回転によってこの最大せん断応力面上のせん断ひずみの大きさが変化するため、せん断履歴を受けた粘土の変形挙動には異方性が現れることになる。3.また今回行った実験からせん断履歴を与える際のせん断応力が増加するに従ってその後に現れる異方性もより強くなることが明らかになったが、これは履歴を与える際のせん断応力が大きくなるにしたがって主軸の回転に伴う最大せん断応力面上の残留せん断ひずみの変化がより大きくなるために生じる現象である。4.強度についてはせん断履歴の有無に関わらず変化しない。今後は上記の知見をもとに粘土の応力・ひずみ関係の数学的な記述、つまり構成方程式の開発に取り組む所存である。
  • 文部科学省:科学研究費補助金(奨励研究(A))
    研究期間 : 1994年 -1994年 
    代表者 : 福田 文彦
     
    粘性土の変形特性に現れる誘導異方性を実験的に調べるため、中空ねじり試験装置を用い、以下の4過程からなる実験を初期せん断過程におけるα_1を変え全部で10種類実施した。1.等方圧密過程 粘性土を等方圧密する。2.初期せん断過程 最大主応力軸の鉛直軸に対する回転角を一定(α=α_1)に保ちつつ、主応力比(σ_1'/σ_3')を増加させて初期せん断を行う。なお初期せん断過程の最大主応力比は2である。3.除荷過程 αを2.と同じ角度(α_1)に保ちつつ、主応力比を減少させて等方応力状態となるまで除荷を行う。4.再せん断過程 α=45°の条件のもと試供体が破壊に至るまで主応力を増加させ、再びせん断を行う。なお初期せん断・除荷・再せん断の3過程について排水条件でありかつ平均有効主応力(p')および中間主応力パラメーター(b)は一定である(p'=300kPa・b=0.5)。上記の実験より以下の新たな知見が得られた。1.再せん断過程の応力条件は全ての実験で同一であるにも関わらず、その応力・ひずみ関係は初期せん断過程のα_1によって異なっており、粘土の変形特性に誘導異方性が存在することを確認した。2.応力・ひずみ関係を初期せん断開始点からの累積ひずみで整理すればその変形特性はいわゆるひずみ硬化型材料のそれにあたり、再せん断過程において現れる剛性の急激に低下する点が降伏点に相当することがわかる。3.降伏点の応力はα_1によって異なっており降伏特性にも誘導異方性が存在することを確認した。本年度の研究は上記の結論を得たところで終了した。現在は降伏特性の異方性についてその物理的意味の考察を行っている最中である。

教育活動情報

主要な担当授業

  • 応用数学Ⅰ
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 微分方程式 フーリエ級数・ラプラス変換
  • 土の力学演習
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 土の基本的性質、土中水と浸透、地盤内応力と変形、土の圧縮特性、圧密、応力とテンソルの基礎、せん断、排水強度と非排水強度、土圧、斜面の安定、地盤の支持力
  • 応用数学演習Ⅰ
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 常微分方程式  ラプラス変換  フーリエ解析  偏微分方程式
  • 土木工学創成実験Ⅱ
    開講年度 : 2018年
    課程区分 : 学士課程
    開講学部 : 工学部
    キーワード : 計画・遂行 結果解析 説明能力 土の物理的性質 土の透水性 土の圧縮性 土のせん断強さ 構造 解析 設計 模型作成 荷重試験 


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