2006 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)
奥本 泰久 近畿大学, 工学部, 教授 (50247962)
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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18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・17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18年度では、非線形領域と線形領域における解析方法、ならびに非線形問題を対象とした数値解析特有の収束性について改良を行い、原子力用部材の一部における3層10パスの多層溶接問題を対象に実験ならびに解析を行い、溶接変形を定量的に予測することに成功した。
2.溶接などの熱加工による変形を簡易的に推定する手法として、固有ひずみあるいは固有変形を用いた有限要素法弾性解析は非常に有用な方法である。しかしながら、そのためには固有ひずみあるいは固有変形のデータベースが必要不可欠であるが、これまでは、板厚6mm以上の軟鋼の突合せ溶接やT型隅肉溶接に関する実験データしか公開されていない。そこで、板厚3mmの薄板に関する固有変形データベースの構築を、開発した高速熱弾塑性解析法を用いて構築した。また、従来より提唱されていた縦収縮に関する理論式に対して、実験式との間に生じる違いについて、その原因を理論的に明らかにした。
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