並列コンピュータによる大変形弾塑性破壊のき裂進展経路予測数値シミュレーション

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14750065
• Research Institution: 神戸商船大学
• Principal Investigator: 藤本 岳洋 神戸大学, 海事科学部, 助教授 (60314514)
• Keywords: 弾塑性破壊 / 大変形問題 / 有限要素性 / 混合モード / き裂進展経路予測 / 変形量評価 / 画像相関 / 並列計算

Research Abstract

本年度は,1.材料内の熱発生・温度上昇を考慮した大変形破壊の数値シミュレーション,2.アルミ合金中央貫通き裂試験片の混合モード破壊実験,3.同実験の生成系数値シミュレーション・き裂進展経路数値予測シミュレーション,4.変形体表面の変位分布計測用のデジタル画像相関法の高精度・効率化,5.き裂進展予測プログラムの計算並列化に取り組んだ.
1については,塑性仕事が熱変換するものと仮定し,材料構成式の温度依存性を考慮して高速き裂進展挙動をシミュレートした.その結果から,熱発生を考慮した場合,準展き裂先端近傍局所では顕著な温度上昇がみられるものの,この温度上昇は巨視的な破壊現象にはあまり影響を及ぼさないことが明らかになった.
2では,中央貫通き裂試験片の混合モード破壊実験を行った.その結果,破壊開始直後き裂は若干不安定な進展履歴を示すこともある・大局的にはモードI支配型破壊が生じる方向にき裂が進展することが明らかになった.さらに本実験に対する生成形数値シミュレーション{項目3}では,破壊力学パラメータの推移を明らかにし,T^*積分による破壊経路予測が妥当であることを明らかにできた.さらにき裂進展経路予測数値シミュレーションを行い,実験とよく一致したき裂進展経路を数値的に予測することに成功している.
4のデジタル画像相関法では,実際の破壊実験のランダムパターン像を用いて変位分布を評価し,画像相関法-有限要素解析ハイブリッド法を開発・適用することにより,き裂先端近傍応力特異場を高精度で評価することに成功した.さらに画像相関プログラムの演算短縮化にも成功している.5については並列計算プログラムのプロトタイプを作成している.その演算効率については今後,学会にて講演,論文を投稿する予定である.

Research Products

• [Publications] Fujimoto, T: "Fracture Path Predictions using Numerical Simulations for Dynamic Thermo Elasto Visco Plastic Fracture"The Proceedings of ICCES 2003, International Conference on Computational Engineering and Science, Corfe, Greece.. Chapter 2(CD-ROM). 6 (2003)
• [Publications] 西岡俊久: "き裂問題における実験/数値インテリジェントハイブリッド解析法について"日本実験力学会誌. Vol.3,No.3. 148-154 (2003)
• [Publications] 西岡俊久: "デジタル画像相関法によるき裂材の大変形の計測"日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. 833-834 (2003)
• [Publications] 藤本岳洋: "高速変形下の熱弾粘塑性材中の高速き裂進展数値解析"日本機械学会材料力学部門講演会講演論文集. 537-538 (2003)
• [Publications] 藤本岳洋: "延性材料における混合モード荷重下のき裂進展現象の観察"日本実験力学会ワークショップ2003「実験力学における計測・データ処理の問題点・ノウハウ・工夫」. 33-36 (2003)