2004 Fiscal Year Annual Research Report
イメージベースト重合メッシュ法による不均質体のノンローカル応力解析とその検証
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14350058
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
高野 直樹 立命館大学, 理工学部, 教授 (10206782)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
座古 勝 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40170831)
倉敷 哲生 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30294028)
磯野 吉正 立命館大学, 理工学部, 助教授 (20257819)
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| Keywords | イメージベース手法 / 重合メッシュ法 / マルチスケール法 / 有限要素法 / モルフォロジー / 均質化法 / 多孔質セラミックス / ノンローカル問題 |
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| Research Abstract |
独自の重合メッシュ法(mesh superposition method)を用い、実際の不均質材料の3次元ミクロ構造モデリングを高分解能X線CTを用いるイメージベース手法により行う新たな「イメージベースト重合メッシュ法」を提案した。この手法は、これまでのマルチスケール法で取り扱うことが不可能であった継手界面や、局部的に集中して現れる塑性域、損傷域の考慮、ひずみ勾配を考慮した問題などのノンローカル問題に適用可能である。
具体的に、数マイクロメートルの高分解能で微視形態をとらえ、大規模3次元マルチスケール解析を行う。ミクロモデリングを行うために、モルフォロジー分析法についての研究も行った。マクロモデルでは均質化材料モデルを用いるが、任意の複雑なミクロ構造に対応するため均質化法を適用する。すなわち、均質化法と重合メッシュ法の併用解法といえる。重合メッシュ法においてミクロメッシュとマクロメッシュの相関を表す剛性項のために大規模問題となる点については、RCM法によるリナンバリングが有効であることを見いだした。これにより、本研究においても通常のパソコンで約10万要素の3次元解析が可能となった。適用例として多孔質セラミックスをとりあげ、モルフォロジー分析、ミクロ・マクロモデリング、マクロき裂先端におけるミクロ応力解析を実施した。また、精度検証として、イメージベースモデリング手法の妥当性について計測結果と比較して誤差1%程度という良好な結果を得たほか、2次元重合メッシュ法において界面でのミクロ応力解析の精度検証を行った。これらの精度検証の結果は、今後の提案手法の実用化に向けて貴重なデータとなる。また、得られた3次元ミクロ応力分布の可視化および定量的評価のために、応力ヒストグラムなどが容易に処理できるソフトV-SEMを開発した。
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