2018 Fiscal Year Annual Research Report
Nonlinear fracture mechanics analyses considering the material nonuniformities in and the vicinities of welded joints
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16K05988
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
岡田 裕 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (50281738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遊佐 泰紀 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 助教 (70756395)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 溶接継手 / 破壊力学 / J積分 / 重合メッシュ法 / 傾斜機能材料 / 相互積分法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，溶接の過程で溶接金属と母材，あるいは被接合材どうしが溶融・混ざり合い，溶接部材料の機械的性質が連続／不連続に変化する材料に対する計算力学手法や破壊力学解析の高度化を目指すものである．このような構造の破壊力学的評価では，材料の不均一性に対して特に配慮する必要がある．本研究では，計算破壊力学的立場からの基礎的研究を行い，破壊力学パラメータの計算手法について，厳密な定式化と高精度計算を可能にするプログラム実装法，さらに，ボイド等の溶接欠陥の高速なモデル化のための重合メッシュ法ベースのマルチスケール解析手法の提案を行ってきた．
「J 積分解析手法の高度化研究」では，溶接残留応力や熱ひずみの存在とそれらの連続的な変化や材料の機械的性質が連続変化する場合の定式化を終了している．さらに，ひずみエネルギ密度の空間に関する微係数の解析手法についても研究を行ってきた．これらの検討に基づき，弾塑性変形を受ける傾斜機能材料（材料の機械的性質が空間的に変化する問題）の解析に必要なプログラム実装を行い，CT試験片の弾塑性有限要素法解析とJ積分計算を行った．さらに，これらのアイディアから繰返し荷重下でも経路独立な，新しいJ積分とJ積分範囲ΔJの提案をした．材料の機械的性質が空間的に変化場合に対しての「相互積分法解析手法の高度化研究」では，定式化，プログラム実装，検証計算を行うことができた．これらの研究成果について国内／国際学会での発表や国内外の学術誌に投稿し発表を行ってきた．
反復型重合メッシュ法の高度化研究」では，複数のローカルメッシュ領域を有する場合や弾塑性問題の解析を可能にすることができた．これらの研究成果を国内／国際学会での発表や国内外の学術誌に投稿を行うことで広く周知をした．
本研究の成果として溶接接合部損傷シミュレータ構築のために十分な基盤技術の構築ができた．
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