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境界型メッシュフリー法を用いた二層構造材料の界面近傍における劣化推定に関する研究

Research Project

Project/Area Number 22K04277
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

古川 陽  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (60724614)

Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2024: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Keywords基本解近似解法 / 二層構造材料 / 波動 / 推定 / 境界条件 / 欠陥形状 / 弾性波動 / 半無限領域 / 層構造
Outline of Research at the Start

層構造を有する材料は社会基盤構造物を構成する部材として広く用いられており,その非破壊評価は,社会基盤構造物の維持管理において重要な役割を果たす.本研究では,メッシュフリー法の一つである基本解近似解法を用いて,二層構造材料の界面剥離や界面近傍の劣化(減肉やき裂)を推定する手法を開発する.提案する推定手法は,順解析と同等の計算コストで推定が可能となることが期待できる.

Outline of Annual Research Achievements

当該年度は,2種類の弾性体によって構成される二層構造材料に対する弾性波動問題を対象に,メッシュフリー型の波動解析手法の開発を行った.開発したメッシュフリー型解析手法は基本解近似解法をもとにしており,対象とする問題の近似解を基本解と平面波の重ね合わせによって表現している.開発手法では,近似解として基本解のみならず平面波を重ね合わせることにより,無限長の境界面による波動の反射,透過,および散乱の影響を,適切な解表現によって取り扱うことができる.この開発手法は二層構造材料の界面剥離による散乱解析に適用され,その有効性が確認された.
これに加えて,二層構造材料の界面近傍における劣化推定に関しては,いくつかの基礎的な検討を行った.1つ目の検討として,弾性体-剛体から成る二層構造材料の解析モデルに対する境界条件推定手法を開発した.この推定手法は基本解近似解法に基づいており,弾性体と剛体の界面における境界条件(変位固定,表面力フリー)の推定を散乱波の情報から行う.弾性体-剛体から成る二層構造材料では,弾性体と剛体の接合部分は変位固定,剥離部分は表面力フリーの境界条件となる.そのため,開発手法によって境界条件を推定することで二層構造材料の剥離部分を推定することが可能となる.2つ目の検討として,弾性体内部の欠陥による散乱波の情報から欠陥形状を再構成する手法を開発した.この手法も基本解近似解法に基づいた推定手法であり,現時点では,変位固定の境界条件を有する欠陥のみ取扱い可能である.この手法は,前述の境界条件推定手法と組み合わせることも可能である.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

前述の通り,当該年度は,二層構造材料に対する弾性波動問題の散乱解析を実現している.また,劣化推定手法開発の基礎となる境界条件推定手法および欠陥形状再構成手法の開発を実現している.

Strategy for Future Research Activity

当該年度の研究成果をもとに,2種類の弾性体によって構成される二層構造材料に対する劣化推定の手法を開発する.推定対象とする劣化として,はじめに界面剥離の推定に取り組む.これは,当該年度に開発した境界条件推定手法をもとにして,推定手法を開発する.その後,減肉の推定に取り組む.これは,当該年度に開発した境界条件推定手法と欠陥形状再構成手法を組合せて開発する.

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] 弾性体の界面剥離による平面波の散乱解析に対するメッシュフリー型解析手法の開発2023

    • Author(s)
      古川陽
    • Journal Title

      計算数理工学論文集

      Volume: 23

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 異方性材料の面外波動問題に対する基本解近似解法の適用2023

    • Author(s)
      古川陽, 松村耕佑, 斎藤隆泰, 廣瀬壮一
    • Journal Title

      土木学会論文集

      Volume: 79

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 基本解を用いた波動場の表現に基づく散乱体形状の再構成2024

    • Author(s)
      相馬光, 古川陽
    • Organizer
      土木学会北海道支部令和5年度年次技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 2次元半無限弾性体の境界条件推定手法の開発2024

    • Author(s)
      吉野一輝, 古川陽
    • Organizer
      土木学会北海道支部令和5年度年次技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 基本解近似解法の2次元面内波動問題への適用2024

    • Author(s)
      中尾 奏太, 古川陽
    • Organizer
      土木学会北海道支部令和5年度年次技術研究発表会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 源点選択を含む基本解近似解法の開発とその面外波動問題への適用2023

    • Author(s)
      古川陽, 坂井友哉
    • Organizer
      計算工学講演会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] MFSによる面外波動解析における半無限領域の取り扱い2023

    • Author(s)
      坂田宙斗, 古川陽
    • Organizer
      土木学会北海道支部令和4年度年次技術研究発表会
    • Related Report
      2022 Research-status Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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