2018 Fiscal Year Annual Research Report
Proposition of stochastic multiphysics and multiscale modeling with its applications and validation
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16H04239
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
高野 直樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (10206782)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大谷 章夫 京都工芸繊維大学, 繊維学系, 准教授 (80569533)
松田 哲也 筑波大学, システム情報系, 准教授 (90345926)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マルチフィジックスモデル / マルチスケールモデル / 複合材料 / 3D積層造形 / 確率的シミュレーション / 不確かさ / 損傷進展 / 熱処理シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) ミクロ損傷進展を考慮した確率的非線形解析：確率的非線形マルチスケール手法の開発にとどまらず、実用性を重視して、EBE-SCG法による解法において前ステップの解を初期値に用いることによる高速化の効果を確認した。
(2) 平織物複合材料の確率的モデリング：成形中の繊維束の大変形により繊維体積含有率が変化し、剛性が変化する影響を考慮した非線形解析手法を実用性も加味して実現し、成形時の平織布の積層ずれの影響について考察した。
(3) 短繊維強化複合材料の確率的モデリング：過年度に実測した繊維長分布の入力方法を工夫し、繊維配向分布も考慮してミクロ構造モデル生成を行う手法を開発し、物理的パラメータのばらつきも考慮した確率的マルチスケール解析を行った。
(4) 3D積層造形における確率的モデリング：3D積層造形されたチタン合金(Ti-6Al-4V)の引張試験結果から、ばらつきを考慮した弾塑性材料モデルを構築し、歯科補綴物の確率的非線形解析を実施した。サポート構造内アーキテクチャに注目し、確率的非弾性マルチスケールモデリングおよび熱伝導・熱変形を考慮したマルチフィジックス解析を行った。PA2200(Nylon-12)を用いた3D積層造形においても、積層角度による円孔形状の造形不良を整理し、事前予測できる手法論を開発した。
(5) 応用・発展探索：鋼材の相変態を考慮した焼入れプロセスのマルチフィジックスシミュレーションにおいて、鋼材成分のばらつきによる感度解析手法の開発、ならびに熱伝導・熱変形解析を行った。
(6) 情報発信：HPを刷新した(http://www.takano-lab.jp)。日本計算工学会の産学官による不確かさに関する研究会の運営、同学会計算工学講演会での不確かさに関するOSと日本機械学会計算力学講演会での3D積層造形に関するOSを開催した。
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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
研究実施計画通り、(1)から(5)の各研究項目において順調に成果を生むことができた。確率的マルチスケール解析においては非線形解析への発展が見込める状況となり、確率的マルチフィジックス解析においても相変態を考慮した感度の定量的評価を行う基盤が構築でき、ともに複雑現象における不確かさの伝播を議論する手法論を確立できた。妥当性確認のための実験の準備も別途行った。情報発信も計画通り積極的に行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
成果の(1),(3)をあわせて、短繊維強化プラスチック複合材料の確率的非線形マルチスケール解析を実施し、不確かさの伝播の議論を行う。成果の(4)は発展させて、実験との比較による妥当性確認も行い、歯科補綴物の患者別テイラーメイド・ロバスト設計法、品質保証の手法論についても検討する。成果の(5)は定量的な感度解析を実施し、過年度に作成したPIRTの拡充を図る。情報発信については、国内では産業界との連携、土木分野での不確かさのモデリングに関する情報交換を行い、さらに国際会議におけるMSを提案、実施する。
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