| Project/Area Number |
21H04089
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Encouragement of Scientists
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
2140:Mechanics of materials, production engineering, design engineering, fluid engineering, thermal engineering, mechanical dynamics, robotics, and related fields
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
Sonobe Yohei 長崎大学, 工学研究科, 技術職員
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥470,000 (Direct Cost: ¥470,000)
Fiscal Year 2021: ¥470,000 (Direct Cost: ¥470,000)
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| Keywords | 応力拡大係数 / 曲面き裂 / 体積力法 / メッシュフリー解析 / 三次元曲面状き裂 |
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| Outline of Research at the Start |
一般に発生直後の微小き裂は，三次元曲面的に成長することが多い．しかし，三次元き裂の厳密解の多くは平面形状のき裂であり，曲面状き裂の厳密解は非常に少ない．また，要素を用いる数値解析では，き裂先端の応力特異性やき裂形状の離散化誤差により，三次元曲面状き裂の高精度解析が困難になる．そこで，本研究では，強度評価の際に参照可能な高精度数値解を求めることを目的として，き裂面上の節点情報のみで解析可能なメッシュフリー体積力法を用いた任意曲面状き裂の応力拡大係数解析プログラムを開発する．
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| Outline of Final Research Achievements |
本研究では，３次元曲面状き裂問題のき裂前縁における応力拡大係数の高精度解析手法を提案した．具体的には，移動最小二乗法を体積力法の求めるべき未知関数の形状関数に導入することで，解析するき裂面の要素分割を不要にし，き裂面に配置した節点のみで，材料中の任意形状３次元曲面状き裂の解析が可能となった．さらに，部分球面状き裂および平面き裂問題の解析を実施し，厳密解や数値解と比較することで，本法の精度，収束性および有効性を明らかにした．
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
機械や構造物を設計，開発および維持管理するためには，破壊の起点となるき裂の成長挙動を応力拡大係数などの破壊力学パラメータを用いて，把握することが重要となる．き裂の発生や成長の過程で，き裂面が曲面状に成長することが多いが，３次元曲面状き裂問題に関する厳密解や参照できる数値解は，非常に少ない．そのため，曲面状き裂の高精度解析手法の開発や高精度数値解が求められている．
そこで，本研究では，３次元曲面状き裂問題に対する高精度解析手法を開発した．また，本法を用いて種々の曲面状き裂問題を解析することで，機器や構造物の安全性に広く貢献することができる．
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