2005 Fiscal Year Annual Research Report
材料破壊と構造崩壊の連成を考慮した有限要素解析法に関する研究
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15206094
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| Research Institution | University of Tokyo |
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Principal Investigator |
都井 裕 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (40133087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高垣 昌和 東京大学, 生産技術研究所, 助手 (50334363)
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| Keywords | 材料破壊 / 構造崩壊 / 有限要素法 / 連続体損傷力学 / 局所的破壊解析法 / 部分連成解析 / 弾塑性 / 疲労 |
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| Research Abstract |
近年、連続体損傷力学に基づく構成方程式を導入した有限要素解析法、いわゆる「局所的破壊解析法(local approacht of fracture)」により、構造解析と損傷・破壊解析を融合した非線形有限要素解析が可能となりつつある。この方法の実用化には現時点ではいくつかの問題点もあるが、構造崩壊解析と材料破壊解析の統合化に対し大きな将来性を有するアプローチと考えられる。本研究では、局所的破壊解析法に関する研究代表者らのこれまでの研究成果に基づき、解のメッシュ依存性、計算効率、構成式の理論的・実験的根拠、材料定数の決定などに関わる基本的問題点を解消し、材料破壊・構造崩壊連成解析プログラムのプロトタイプを構築することを研究目的とする。
前年度に引き続き本年度は、「完全連成解析部」の完成と全体の検証を目指して次の作業を行った。すなわち、15年度に確定した弾粘塑性損傷構成式を導入した「ASIおよび三次元有限要素法による弾粘塑性損傷解析」プログラムを完成させた。この解析から出力される「応力・ひずみ・変位・損傷履歴」により、「材料破壊・構造崩壊が判定」される。大規模計算のための並列処理ソルバー、プリ・ポスト処理プログラムと結合することにより、全体システムを完成させた。
具体的な解析課題として、熱疲労き裂進展挙動の局所的破壊解析、熱サイクルを受ける環状き裂の局所的破壊解析、多数のボイドを含む固体のヤング率、降伏応力、破壊のメソスケール自然要素解析、多層塗膜の動的損傷力学モデルの同定と引張り破壊解析、横衝撃を受ける多層塗膜の動的損傷挙動の有限要素解析、熱サイクルを受ける原子炉容器モデルの局所的破壊解析を取り上げ、本解析手法の実用上の問題点を抽出・解消するとともに、その有用性を実証した。
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