2016 Fiscal Year Research-status Report
ヘビサイド関数のみを拡充したXFEMの非線形構造解析への適用
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15K04761
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
長嶋 利夫 上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
末益 博志 上智大学, 理工学部, 教授 (20134661)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 計算力学 / 拡張有限要素法 / き裂 / 非線形有限要素法 / 結合力モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・二次元XFEM解析コード（NLXT2DV3)および準三次元XFEM解析コード(NLXP3D)の定式化および検証解析結果を学術雑誌に投稿し，掲載された．
・NLXP3DをCFRP積層板の損傷進展解析に適用した．提案方法においては，CFRP積層板の層間に通常のFEMで用いられるインターフェース要素を設定して結合力モデル（CZM)を考慮する．また，マトリクス割れが入る可能性がある部位にXFEM機能を用いてCZMを導入する．検証解析として，CFRP積層板のDCB試験片，ENF試験片、TCT試験片におけるはく離進展解析を実施し，開口変位と荷重との関係を参照解と比較し，良い整合を得た．つぎに試験片の寸法、厚さを変更した場合のNHT試験片，OHT試験片の損傷進展解析を実施し，文献に記載された実験結果と比較し，比較的良い相関を得た．
・NLXP3DにおいてはCZMとしてCamanhoが提案したバイリニア型のモデルを用いるが，損傷形態が複雑な場合，陰解法では収束解が得られないことがある．そこで陽解法に切り替える一方で，Zig-Zag CZM法を導入することで，陰解法における収束性を大幅に改善することがわかった．
・三次元XFEM解析コード（NLXH3D)を開発した．ヘビサイド関数のみを拡充したTIP要素を用いて，き裂前縁形状を有限要素（この場合8節点六面体ソリッド要素）と独立に定義できる．検証解析として，一様引張り荷重を受ける半楕円表面き裂つき平板の弾性，弾塑性解析を実施，参照解や通常のFEM解析結果との比較を実施した．NLXH3Dをき裂進展解析システムに組み込み，自動き裂進展解析が実施可能であることを示した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでヘビサイド関数のみを拡充したXFEMのプログラム実装として，
二次元弾性XFEMコード：NLXT2DV3
三次元弾性XFEMコード：NLXP3D
三次元弾性・弾塑性XFEMコード：NLXH3D
二次元弾性・弾塑性XFEMコード：NLXT2DH
の開発、検証が終了した．
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| Strategy for Future Research Activity |
幾何学的非線形性を考慮したXFEM解析コードの実装を行い，その妥当性を評価する．
現状の開発プログラムの解析結果の可視化処理は，商用プログラム（GLView)を用いている．開発プログラムの実行環境の制約をなくすために，可視化処理をフリーソフト（ParaViewなど）で実行できるように改良する．
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[Presentation] Benchmark Analysis for Ductile Fracture Simulation-Description of Problems and Comparison of Results-2016
Author(s)
Miura, N., Kumagai, T., Kikuchi, M., Takahashi, A., Kim, Y. J., Nagashima, T., Wada Y.
Organizer
WCCM XII & APCOM VI
Place of Presentation
COEX （Seoul, Korea）
Year and Date
2016-07-25
Int'l Joint Research
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[Presentation] Evaluation of Ductile Crack Propagation Behavior for Subsurface Cracks in Cladded Plates Using XFEM2016
Author(s)
Nagai, M. , Murai, K,, Nagashima, T, Miura, N.
Organizer
ASME/PVP2016
Place of Presentation
Hyatt Regency Vancouver (Vancouver, BC, Canada)
Year and Date
2016-07-24
Int'l Joint Research
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