有限変形弾塑性有限要素法とカルマンフィルタを利用したガ-ソン材特定値の同定

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455054
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 青木 繁 東京工業大学, 大学院・情報理工学研究科, 教授 (90016436)
• Keywords: 弾 / 粘塑性体 / 有限要素法 / カルマンフィルタ / 逆解析 / スプリット・ホプキンソン棒試験 / ひずみ速度依存性 / 測定誤差 / 衝撃問題

Research Abstract

有限要素法とカルマンフィルタの併用による逆解析を行って空孔発生に関するガ-ソン材特性値を推定する方法を昨年度に提案した。本年度は本手法の対象を変形のひずみ速度依存性を考慮に入れたガ-ソン材に拡張するために、母材が弾/粘塑性体で表されるとして材料のひずみ速度依存性を特徴づける二つのパラメータの同定を行った。この逆解析にも本手法を用いた。
逆解析の入力として、スプリット・ホプキンソン棒試験装置における入力棒と出力棒上のひずみゲージの出力を用いた。弾/粘塑性体の構成式として、Symonds and Tingの式を採用した。まず、数値シミュレーションを行って、衝撃棒の衝突速度が異なった2種類のデータを観測量として用いれば、推定結果が初期値に依存し難しくなるという結果を得た。つぎに、この結果に基づいて2個の銅の試験片を用いて2回の実験を行い、実験結果を入力として逆解析を行っった。こうして得られたパラメータの値を用いて、有限要素法により出力棒の応力を計算した結果は実測結果とよく一致しており、この手法の有効性が確かめられた。
この方法には、試験片にひずみゲージを貼る必要がないこと、試験片の不均一変形が考慮されること、観測誤差が合理的に処理されること、衝撃速度を変えて同様の試験を多数回行う必要がない(2回で十分である)こと等の利点があるので、本研究の主題であるガ-ソン材の母材の特性値同定という目的ばかりでなく、一般の弾/粘塑性体特性値の推定に便利に使用できる。この内容をまとめて機械学会論文集に発表した。さらに、将来この手法を拡張して衝撃破壊特性の同定に用いるという着想から、衝撃問題における逆解析に関する内外の研究を展望し、展望結果を機会学会論文集に発表した。

Research Products

• [Publications] 青木繁、天谷賢治,照井文彦: "カルマンフィルタによる弾/粘塑性体特性値の同定" 日本機械学会論文集(A編). 64・618. 446-550 (1998)
• [Publications] S.Aoki, K.Amaya, M.Sahashi, T.Nakamura: "Identification of Gurson's material constants by using Kalman filter" Computational Mechamics. 19. 501-506 (1997)
• [Publications] 井上裕嗣、岸本喜久雄,青木繁: "衝撃問題における逆解析" 日本機械学会論文集(A編). 63・616. 2478-2484 (1997)