2005 Fiscal Year Annual Research Report
高精度溶接構造物製作のための計算科学的予測技術の確立
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15206080
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
村川 英一 大阪大学, 接合科学研究所, 教授 (60166270)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
芹澤 久 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20294134)
津村 卓也 大阪大学, 接合科学研究所, 助手 (00283812)
田中 学 大阪大学, 接合科学研究所, 助教授 (20243272)
大沢 直樹 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90252585)
柴原 正和 大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (20350754)
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| Keywords | 溶接変形 / 有限要素法 / 熱弾塑性解析 / 非線形性 / 並列化 |
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| Research Abstract |
溶接構造物の組立工程の多くの部分は熱加工であり、現象的に見ると熱加工は、非定常、非線形問題である。本研究では、計算科学に基づく種々のシミュレーション手法を道具として採用し、非線形で物理的には見えない部分を、数値的に可視化することにより、現象の理解を目指す。平成17年度においては、主に以下の研究を実施した。
1.溶接などの熱加工による変形ならびに残留応力を精度良く推定する手法として、三次元熱弾塑性有限要素法は非常に有用な方法である。しかしながら、解析時間や解析モデルの大きさの制限などから、試験片サイズを対象にした解析が中心であり、実構造物全体を対象にした解析はほとんど行われてない。そこで平成16年度では、溶接問題特有の強非線形性に注目し、効率良く非線形領域と線形領域を区分けした新たな解析法を開発したが、平成17年度では、本解析法を用いて、10層10パスの多層溶接問題を対象に解析を行い、プログラムの改良により更なる高速化を実現し、従来法の約38倍の5日で解析することに成功した。
2.実構造物を対象にした解析では、モデルサイズが大きくなるため、弾性解析(線形領域を対象にした解析)においても、多大なメモリと計算時間を要する。そこで新たに、自己相似階層分散型演算法(Fractal Multi Grid法)を開発し、1台のパーソナルコンピュータを用いて、800万自由度数の弾性変形問題を約1万秒で解析することに成功した。さらにプログラムの並列化を行い、1台のメインマシンに対して、8台のサブマシンを並列接続させた機器を使用することにより、同じ問題に対して、約5.5倍の高速化を実現することができた。
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