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マルチフィジックス逆問題の数理解析援用解析法の構築と高温流体誘起熱応力逆問題解析

Research Project

Project/Area Number 18656037
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

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

Principal Investigator

久保 司郎  Osaka University, 大学院・工学研究科, 教授 (20107139)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 井岡 誠司  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教 (50283726)
Project Period (FY) 2006 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2006: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Keywords逆問題 / 熱応力 / マルチフィジックス / 最適化 / 熱伝達係数 / パイプ / 逆解析
Research Abstract

実問題で生じている重要な逆問題では、種々の現象とそれらを支配する原理が複雑に絡みあい連成している、いわゆるマルチフィジックスを扱わなければならないことが少なくない。また、高精度・高感度の応答を得ようとすると複数の現象が複雑に絡みあった問題を取り扱う必要性がある。
本研究の目的は、問題を非連成化し、数理解析を援用することにより、複雑な現象においても見通しの明確な、マルチフィジックス逆問題に対する数理解析援用逆問題解析手法の構築を行い、その指針を明らかにすることにある。この手法にかかわる具体例として、高温流体誘起熱応力にかかわる逆問題を取り上げた。また、温度計測情報やひずみ計測結果から熱伝達係数を推定する逆問題を取り扱った。得られた結果は以下の通りである。
(1)高温流体がパイプに流入するときに誘起される過渡的熱応力を低減する問題に対し、熱伝導、熱伝達、弾性変形、流体流動を考慮しながら、問題の分解を行った。起動時および停止時に対し、過渡的最大引張応力および最大圧縮応力を最小にするような、流体温度の履歴を求めた。その結果、起動時の最大引張応力を停止時の最大圧縮応力の間、および起動時の最大圧縮応力と停止時の最大引張応力の間に対応関係があることがわかった。また、温度履歴を与える関数群を変えても、最大応力値はほとんど変わらなかった。熱伝達係数が著しい温度依存性を示す場合にも、手法が有効であることがわかった。
(2)計測が困難な熱伝達係数を、パイプの外面と流体の温度履歴計測結果、あるいはパイプ外面のひずみ履歴および流体温度履歴をもとに推定する手法に関する検討を行い、手法の有功性を確認し、計測誤差が推定けっかに及ぼす影響を明らかにした。
(3)マルチフィジックス逆問題に対する解析手法の指針を与えた。

Report

(2 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2007 2006

All Journal Article (9 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] 有限要素法を用いた厚肉配管の過渡的熱応力を低減するためのマルチフィジックス逆解析手法2007

    • Author(s)
      石坂卓也
    • Journal Title

      日本機械学会2007年度年次大会講演論文集 No.07-1、Vol.1.

      Pages: 153-154

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] 温度依存性を有する熱伝達係数の推定に関する逆解析手法の開発2007

    • Author(s)
      西山幸貴
    • Journal Title

      日本機械学会2007年度年次大会講演論文集 No.07-1、Vol.1

      Pages: 155-156

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] パイプ内の過渡的熱応力を低減するための熱負荷履歴の与え方に対するマルチフィジックス逆解析2007

    • Author(s)
      石坂卓也
    • Journal Title

      日本機械学会第20回計算力学講演会講演論文集 No.07-36

      Pages: 461-462

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Journal Article] パイプの過渡的熱応力を低減するための熱負荷履歴に対するマルチフィジックス逆解析手法2007

    • Author(s)
      石坂卓也
    • Journal Title

      日本機械学会関西支部第82期定時総会講演会講演論文集 No.074-1(印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 温度依存性を有する熱伝達係数の推定に対するマルチフィジックス逆解析手法の開発2007

    • Author(s)
      西山幸貴
    • Journal Title

      日本機械学会関西学生会 卒業研究発表講演会講演前刷集 (印刷中)

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] An Inverse Method for Determining Thermal Load History Which Reduces Transient Thermal Stress2006

    • Author(s)
      Takuya Ishizaka
    • Journal Title

      CD-ROM Proceedings of ASME PVP2006-ICPVT-11

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] パイプにおける過渡的熱応力を低減させる熱負荷の与え方の逆問題的選定法2006

    • Author(s)
      石坂卓也
    • Journal Title

      計算工学講演会論文集 11-2

      Pages: 827-830

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] シャットダウン時の薄肉円筒の過渡的熱応力を低減する流体温度履歴の逆問題的決定2006

    • Author(s)
      石坂卓也
    • Journal Title

      日本機械学会2006年度年次大会講演論文集 No.06-1, Vol.1

      Pages: 103-104

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      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 熱流束境界条件下の薄肉円筒の熱弾性解析とその熱弾性逆解析への適用2006

    • Author(s)
      石坂卓也
    • Journal Title

      日本機械学会第19回計算力学講演会講演論文集 No.06-9

      Pages: 427-428

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  • [Presentation] "Multiphysics Inverse Analysis for Determining the Optimum Thermal History and Thermal Properties"2007

    • Author(s)
      Shiro Kubo
    • Organizer
      International Symposium on Mathematical Modeling and Computational Methods in Science and Engineering,
    • Place of Presentation
      Kobe University, Kobe, Japan
    • Year and Date
      2007-10-23
    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2006-04-01   Modified: 2016-04-21  

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