| Project/Area Number |
20H02034
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
|
| Allocation Type | Single-year Grants |
|---|
| Section | 一般 |
|---|
| Review Section |
Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
|
|---|
| Research Institution | Keio University |
|---|
Principal Investigator |
Takano Naoki 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10206782)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植松 美彦 岐阜大学, 工学部, 教授 (80273580)
松田 哲也 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90345926)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
|
|---|
| Keywords | 確率的シミュレーション / 不確かさのモデリング / 金属3D積層造形 / 確率的疲労寿命予測 / ばらつき / 歯科補綴物 / ヒートシンク / 幾何的精度 / 確率的FEMシミュレーション / 不確かさ / 3D積層造形 / チタン合金 / 純チタン / 造形不良 / 初期欠陥 / ポリアミド / アルミ合金 / 確率的ＦＥＭシミュレーション |
|---|
| Outline of Research at the Start |
工学全般に活用される有限要素法(FEM)シミュレーションにおいて、不確かさ(uncertainty)を考慮した確率的FEMシミュレーションへの期待が高まり、一次展開近似型確率均質化法の複合材料への適用の研究成果が出ている中、非線形解析への拡張が求められる。本研究では金属3D積層造形品の品質保証のためのバーチャルテストとして利用可能な確率的疲労寿命予測手法の開発を行う。不確かさの数理的表現による普遍性ある系統的モデリング法にはじまり、事後確率による要因分析までを研究項目とし、チタン合金(Ti-6Al-4V)製の歯科補綴物(パーシャルデンチャー)を主たる対象として確率的FEMの確立をはかる。
|
| Outline of Final Research Achievements |
For the systematic uncertainty modeling based on the governing equation, a methodology of parameterization and sampling for the physical and geometrical parameters and the boundary conditions was established. The design method considering the knowledge of manufacturability and assemblability acquired by past experiences that is unique to metal additive manufacturing was discussed. First, a prediction method of fatigue life considering its variability for titanium prosthetic clasps has been developed to be used in the design phase before manufacturing by the finite element analysis using CAD data. Furthermore, the geometrical accuracy of circular holes for assembly by mechanical joint, support-less additive manufacturing of circular holes with peripheral support, evaluation of properties of porous support with 2D lattice microarchitecture and the design of copper alloy heat sink were studied.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
金属3D積層造形は新しい製造法として注目されているが、造形品の性能のばらつきや幾何的精度の問題があり、多くのノウハウを必要とするため、設計段階での品質保証が難しいという問題があった。3D積層造形に特有の不確かさを、支配方程式の物理的パラメータ、幾何的パラメータ、境界条件の観点から系統的にモデリングすることにより、造形前にばらつきを考慮したバーチャルテストを実現した。特にモデリングが難しい幾何的パラメータと境界条件の不確かさのパラメタリゼーションとサンプリング法を具体的に提示した。造形可能性と組立性を考慮した設計手法は、金属3D積層造形の発展と、熟練技術の伝承にも貢献するものである。
|
