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三次元弾塑性傾斜破壊現象の高精度有限要素解析

Research Project

Project/Area Number 16760074
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Materials/Mechanics of materials
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

藤本 岳洋  神戸大学, 海事科学部, 助教授 (60314514)

Project Period (FY) 2004 – 2005
Project Status Completed (Fiscal Year 2005)
Budget Amount *help
¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords破壊力学 / 弾塑性破壊 / 有限要素法 / 三次元破壊 / 傾斜破壊 / き裂面傾斜 / 破壊面計測 / 衝撃破壊 / 移動有限要素法 / 超高速度撮影
Research Abstract

本研究ではまず5.2mmの板厚を有するアルミ合金材A5052製のCT試験片の破壊試験を行い,破壊進行中にき裂面が傾斜する現象を観察した.本試験では荷重装置のロードセルとストローク変位から試験片に与えられたエネルギーを評価し,傾斜破壊に要する外部仕事を算定した.続いて,き裂面形状をレーザーフォーカス粗さ計を用いて計測した.初期傾斜角度がゼロのき裂面がほぼ45°の傾斜面になるまでに要するき裂進展距離は約3.0mmであった.また,アルミ板材形成の圧延方向とき裂進展方向を変化させた複数の実験を行ったが,5mm程度の板厚では圧延効果が強くないためか,き裂面傾斜等の破壊挙動にその影響は顕著には現れなかった.今後の課題として,き裂面傾斜が変化する距離ならびに圧延方向の影響を調べるため,板厚の異なるCT試験片で追加の破壊実験を行う予定である.
このようなき裂進展では,顕著な塑性変形(永久変形)がき裂進展箇所付近に残留する.そのため,数値シミュレーション開発にあたっては,まずき裂進展領域の塑性変形を精度よく評価できる移動有限要素法を開発した.本手法では,き裂進展後の破壊経路付近にも細分割された要素が配置されるため,詳細な非線形破壊挙動ならびに塑性変形分布を評価することができる.本プログラムには,各種の弾塑性破壊経路予測理論を導入することができ,既に局所対称理論,最大周方向応力説を導入した数値解析を行い,実験結果とよく一致することを確認している.続いて,現在,三次元移動有限要素法の試作を行い,このプログラムのパフォーマンスを調べており,結果が揃い次第,関連学会で発表する予定である.

Report

(2 results)
  • 2005 Annual Research Report
  • 2004 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2005 2004 Other

All Journal Article (8 results)

  • [Journal Article] Numerical Simulation of Dynamic Elasto Visco-plastic Fracture Using Mesh Extension Method2005

    • Author(s)
      Takehiro Fujimoto
    • Journal Title

      The Proceedings of International Workshop on Development and Advancement of Computational Mechanics, (In Celebrating Professor Satya N. Atluri's 60th Anniversary),

      Pages: 114-123

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 衝撃荷重下の非線形高速き裂進展の数値シミュレーション2005

    • Author(s)
      藤本岳洋
    • Journal Title

      第10回日本計算工学会講演会講演論文集

      Pages: 537-538

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Fracture Path Prediction Simulations of Dynamic Nonlinear Fracture in Pure Aluminum Specimen, [Invited Lecture]2005

    • Author(s)
      Fujimoto, T.
    • Journal Title

      Proceedings of International Conference on Computational & Experimental Engineering and Sciences, ICCES'05 Chapter 2, No.023

      Pages: 46-51

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] A5052圧延材を進展する傾斜き裂面の定量的観察2005

    • Author(s)
      藤本岳洋
    • Journal Title

      日本実験力学会2005年度年次講演会講演論文集 (未定(受理通知通達済))

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Finite element analyses of elasto visco-plastic fracture with wake zone2004

    • Author(s)
      T.Fujimoto
    • Journal Title

      The Proceedings of International Conference on Computational Engineering and Science 2004 Chapter 19,No.560(CD-ROM)

      Pages: 1821-1826

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] アルミニウム合金衝撃破壊のき裂進展経路予測シミュレーション2004

    • Author(s)
      藤本岳洋
    • Journal Title

      日本応用数理学会2004年度年会講演論文集

      Pages: 310-311

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] 非線形変形を伴うき裂進展現象の数値シミュレーション2004

    • Author(s)
      藤本岳洋
    • Journal Title

      日本機械学会第17回計算力学部門講演会講演論文集

      Pages: 89-90

    • Related Report
      2004 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical Simulation of Dynamic Elasto Visco-plastic Fracture Using Moving Finite Element Method

    • Author(s)
      Fujimoto, T.
    • Journal Title

      Special Issue in Celebrating Professor Satya N. Atluri's 60th Anniversary, Computer Modeling in Engineering and Sciences (掲載決定済)

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2004-04-01   Modified: 2016-04-21  

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