FEMを用いた弾塑性大たわみ解析を実施した。使用した解析コードはMSC.Marcであり、要素は四節点厚肉シェル要素（Element Type 75）を用いた。解析に用いた材料定数は、ヤング率E=205.8GPa、降伏応力σyはTable 1の通りであり、加工硬化率H’はTable 4に示す通りである。本解析で問題となるのは、ピットが存在するウェブのモデリング方法であるが、本モデルでは、ウェブを一辺の長さが板厚程度の大きさ（一辺の長さが約6mm）のほぼ正方形の要素でモデリングしている。解析に用いた形状モデルの全体図をFig. 9に示す。各々の要素の厚さについては、ピットの位置と直径、直径と深さの比及びピット形状が直径：深さ＝8:1の円錐形であることから各節点における板厚を計算し、要素の構成する各節点における板厚の平均値をその要素の板厚とした。

　

　

　

　一般に、工作時に生じる初期たわみの分布は複雑であると言われている。上述の実験では、いずれの試験体においても、初期たわみを計測していないため、その形状については不明である。せん断座屈に及ぼす初期たわみの影響については別途調査が必要であると考えられるが、本解析では、せん断座屈に及ぼすピットの影響のみを検討することを目的として、全試験体の供試部のウェブに下式に示すような単純な初期たわみwを与えた。

　

　

　ここで、a、b、x及びyはFig. 9に示す通りである。このような初期たわみを与えることにより、Fig. 5に示したように、実験で観察されたのと同様な崩壊モードが得られる。また、初期たわみwの最大値W0はピットを設ける前のウェブの板厚t0の1/10とした。なお、本解析では残留応力の影響については考慮していない。

　

　Fig. 10にピットを設けていない試験体H3-1と設けたピットの個数が最も多く、H3-1と比較して最終強度の低下が最も大きいH3-5の荷重と試験体中央下部の鉛直方向変位の関係の予測結果をそれぞれ示した。この図には、P-δ²法により求めたせん断座屈荷重をあわせてプロットした。この図から、解析においても、実験と同様なせん断座屈後の耐力の増加挙動が見られることが分かる。

　

　

　

　本実験条件では、せん断座屈後に耐力の上昇が見られるが、せん断座屈により最終強度が決まるケース^[36]もあることなどを考えると、せん断座屈荷重の予測は非常に重要である。Fig. 11にFEMによるせん断座屈荷重の解析結果を示す。本解析では、実際の試験体の初期たわみを考慮していないものの、得られたせん断座屈荷重の解析値の実験値からのずれは、絶対値で10%以内であり、せん断座屈荷重に及ぼすピットの影響をある程度表現出来ているものと考えられる。

　上記で用いたピットのモデリング方法の妥当性については、既報^[23]で、腐食ピットの発生している部材の圧縮座屈試験結果を用いて、ソリッド要素によるモデリングとの比較から検討しているが、その妥当性についてはさらに検討の余地がある。今後、ピット部をさらに細かなメッシュでモデル化した場合との比較などから妥当性を検討する必要があると考えている。

　

　実験結果から分かるように、ウェブにおけるピットが多くなるほど最終強度及び座屈荷重は低下する傾向にある。平均的に腐食が進行している場合と比較して、凹凸が激しい腐食ピットが発生している場合、残存強度の評価が難しい。ここでは、追加のFEM解析を実施し、平均的に腐食が進行する一様衰耗の場合と腐食ピットが発生している場合の強度について比較する。ウェブにピットが設けられている場合、ウェブの破断により最終強度が決まるため、FEM解析による最終強度の推定が困難であることから、ここでは、ウェブのせん断座屈荷重について、腐食ピットが発生している場合と一様衰耗の場合を比較する。ウェブに均等にピットが設けられている場合の実験結果とウェブが一様衰耗している場合のFEM解析結果をせん断座屈強度とウェブ衰耗率の関係でFig. 12に示す。この図から分かるように、ウェブにピットが均等に存在する場合のせん断座屈強度は、そのピット領域の平均衰耗量に対応する一様衰耗であると仮定しても、ピットの存在によるせん断座屈荷重の低下挙動をある程度表現できることが分かる。