2018 Fiscal Year Research-status Report
摩擦・衝突を伴う振動系の動特性の高精度推定に向けたマルチスケール振動解析法の開発
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16K18037
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| Research Institution | Fukuoka Institute of Technology |
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Principal Investigator |
鞆田 顕章 福岡工業大学, 工学部, 助教 (20582414)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 振動解析 / 接触解析 / 分子動力学法 / 有限要素法 / マルチスケール解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
接触部や空隙部のある機械システムでは，振動入力時の応答の増大により重要部品の損傷や騒音が発生することがある．このような機械システムの振動応答の推定にはFEM（有限要素法）が用いられるが，摩擦や衝突現象の高精度な再現が難しく，CAEによる最適設計の障壁となっている．本研究では，上記のような機械システムの振動応答を高精度に推定するため，FEMとMD（分子動力学法）を組み合わせたマルチスケール振動解析法の開発に挑む．具体的には，接触部や空隙部のように微視的なモデリングが必要な領域では個々の原子や分子挙動を追跡できるMDを用いるとともに，連続体要素によるモデリングが可能な領域はFEMを用いて数値解析を行う．さらに，コンピュータの計算能力を考慮した上で高精度な振動解析を実現するため，MDによるモデリングの指針を提案する．
2018年度については，MD解析用プログラムの高速化・大規模化およびFEMとの結合について実施した．本研究においては，2017年度末より九州大学スーパーコンピュータシステム（Intel Xeon Gold 6154 18core×2CPU）を用いており，2018年度も継続して本システムを利用した．Intel Fortranコンパイラを用いたMD解析用プログラムの高速化・大規模化は概ね予定通り実施できたが，MD-FEM間の結合については結合部における力学量の変換が適切に行われているか，検証を行う必要がある．振動試験については，学内予算にて鉛直加振器を購入（2018年12月）し，研究代表者の所属する研究室内で実施することが可能となった．しかし，振動試験の補助事業期間内（2016年4月～2018年3月）での遂行が難しいと判断したため，2019年度も継続して実施することにした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
数値解析モデルの構築については，MD-FEM間の結合方法の検証を進める必要がある．接触部を有する薄板構造物の振動特性の実験的解明については，2018年12月に鉛直加振器を購入し，振動試験を進めているが，薄板構造物の接触状態による系の振動応答への影響について，接触部の位置，形状等を変化させて実験結果を検証する必要がある．2019年度も継続して振動試験を実施する．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度においても，九州大学スーパーコンピュータの共同利用申請を行うとともに，解析コードの超並列化およびMD-FEM間の結合方法，解析コードの最適化を進めていく．また，振動試験による数値解析の精度検証を進め，研究を推進する．
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| Causes of Carryover |
振動試験の一部を2019年度に継続して行うため，研究開始時に予定していた計測機器の一部を次年度に購入することとなった．2019年度に実施する薄板構造物の振動試験において，加速度計および非接触による振動計測に必要なレーザ変位計の購入に使用する．
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