損傷力学の概念に基づくクリープ損傷の分子動力学法と有限要素法の連成解析

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10750063
• Research Institution: Nagoya University
• Principal Investigator: 水野 衛 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (70239250)
• Keywords: 損傷力学 / 内部損傷 / 分子動力学法 / ラマンスペクトル / 修正立方体モデル / 二重片持ちはりモデル / き裂進展解析 / 温度制御

Research Abstract

本研究ではクリープ損傷を精度良く評価する目的から,原理的にいかなる条件,材料に対しても解析可能な分子動力学法を用いて,損傷力学の概念と結びつけることによって実機のクリープ時間と同じスケールのシミュレーションを可能にする解析アルゴリズムを開発することを目標とする.
本年度はまず,分子動力学法を用いた変形のシミュレーションで生じる温度上昇を最適に制御する方法と条件の設定を行った.その目的から種々の温度制御条件,ならびに変形に対して,原子の移動ならびに振動状態を調べるために平均二乗変位,動径分布関数,ならびにラマンスペクトルのシミュレーションを行った.
また,材料の微視的損傷状態と巨視的な材料特性を関係づける方法として修正立方体モデルを用い,内部損傷と材料特性の関係を定式化すると同時に,損傷変数を導入した構成式をき裂進展の簡易解析法である二重片持ちはりモデルを適用して簡易き裂進展解析を行った.
その結果,平均二乗変位,動径分布関数,ラマンスペクトルを用いて,最適な温度制御方法を設定する方法を明らかにするとともに,内部損傷を構成式に導入し,その構成式を二重片持ちはりモデルに用いた簡易き裂進展解析法を構築できた.しかし,今年度の研究ではクリープ条件での材料の内部損傷を計算することはできず,また,分子動力学シミュレーションと巨視的なき裂進展解析を連成することもできなかった.これらが今後の課題である.