2017 Fiscal Year Research-status Report
人工物デジタルツイン構築のためのマルチスケールモデル・モニタリングのシンセシス
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17KT0039
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
沖田 泰良 東京大学, 人工物工学研究センター, 准教授 (50401146)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村山 英晶 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (10361502)
川畑 友弥 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50746815)
西野 成昭 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (90401299)
愛知 正温 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 講師 (40645917)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | 構造健全性 / 非破壊検査 / 疲労損傷 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1) 光ファイバセンサによる構造材料内ひずみ分布測定：構造材料のひずみを検出するスクリーニング測定技術として、光ファイバセンサによる面内ひずみ分布測定手法を検討した。光周波数領域反射計を用いて、光ファイバに描き込まれた回折格子に沿って約0.5 mmの空間分解能でひずみを連続的に計測できる分布型光ファイバセンサを用いた。比較的低コストのドロータワー方式で作成された回折格子を用いて、面内ひずみ場を分布的、かつ動的に把握するための最適なセンサ配置決定手法及び信号処理技術、データ同化手法を開発した。さらに、高精度計測が可能なマスク方式で作成された回折格子を用いてひずみ分布を計測し、デジタル画像相関法（DIC）の結果と比較した。
(2) 超音波による転位測定：引張試験によりひずみを導入した鉄鋼材料に対し、超音波減衰率変化の周波数分散を算出した。また，超音波試験後、電子顕微鏡観察を行い、転位密度と超音波率変化との対応を明らかにした。
(3) 分子シミュレーションを用いた転位形成に伴う機械特性変化の定量化：分子動力学法により転位組織形成に伴う機械的特性変化を算出した。単一の結晶粒を想定したMD計算セル内に転位を配置した上で、せん断変形下での応力応答を算出し、降伏応力等に対応する機械的特性変化を求めた。またモンテカルロ法をベースとした転位組織発達モデルを構築した。
(4) 構造部材ひずみ集中部の損傷蓄積状況を高精度予測可能な塑性力学モデル開発：円孔周りの応力集中部における疲労亀裂発生寿命を精度良く予測するため、正負交番型で付与されるひずみ量から有効損傷量を定量化する手法を開発した。複合効果則を連続体力学的に記述した際の背応力成分を利用可能であることを見出した。この知見は拡張性の良好な有限要素法にそのまま実装できる利点を持つ。
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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
平成29年度は、概ね当初の計画通り研究を実施することができた。特に、分子動力学法やFEM解析に関しては、学術的に価値の高い成果が得られた。非破壊検査技術開発に関しては、その測定精度の検証を行うこととともに、より詳細な計測方法も検討する必要があることが明らかとなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
数値モデルのシンセシスを行うために、分子動力学法やモンテカルロ法で得られた微細スケール現象の計算結果をFEM等より大きなスケールのシミュレーションに繋げて行く手法を開発し、適用することが求められる。また、検査技術の相補性に関しても詳細に検討を行って行く。
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| Causes of Carryover |
クラスター計算機の購入を止めて、大学所有の計算機を利用した。その差額は、実験関連消耗品購入、実験のための旅費等に充当する予定である。
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