2018 Fiscal Year Annual Research Report
High-Performance Green Sand Mold made by Particle Sand Distribution Controlled using Green Sand Particle Modeling
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16K06816
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| Research Institution | Daido University |
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Principal Investigator |
前田 安郭 大同大学, 工学部, 教授 (10240813)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 生型砂 / 離散要素法 / 粒度分布 / 圧縮機構 / 人工セラミック砂 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生砂型造型のシミュレーション開発では、生型砂に対して骨材と被覆している粘着層をHard-Core/Soft-Shellで表現する湿潤粉粒体モデリング、また造型解析部分ではラグランジュ系解析の離散要素法(DEM : Discrete Element Method)を用いて、スクィーズ造型のシミュレーションを実施した。
異なる骨材として硅砂と人工セラミックス砂に対して粒度分布の同定方法を確立するとともに、粒度分布の違いにより圧密化挙動を違いをシミュレートできた。また粒度分布の同定では、計算機の規模に応じて同定個数を変化させてもほぼ同じ挙動を得ることができ、本アルゴリズムの汎用性を示した。また骨材の違いや粒度分布の広がりに着目して解析を実施したところ、特に骨材の違いに対して、充てん性状に違いが表れることを示した。一方で、粒度分布の広がりない条件をシミュレーションしたところ、平均粒径がほぼ同じで粒度分布が広がっているときと、ほぼ無いときとで顕著な差がない結果となった。特性実験で本挙動を確認したところ実験でも同結果となり、文献データと異なることが明白となった。これにはスクイズ圧縮時の造型スピードの影響が関与していることがわかった。造型スピードは今まで考慮されなかった要因で、現在の高速化する自動造型の実プロセスで重要な問題になると推測される。高速スクイズに対するシミュレーション技術を開発するとともに、検証のための実験装置の改良を進めている。造型スピードの影響を実験解析で明らかにするとともに、シミュレーションとの整合性を検証する必要がある。
また、DEMのシミュレーションで問題となる離散要素数の増加及び接触判定における計算時間の増大に対して、パラレルコンピューティング技術を導入を試みた。また描画においては３Ｄ描画技術を導入し、視覚的に砂粒子の挙動を捉えることが出来るようになった。
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