2020 Fiscal Year Annual Research Report
Identifying Viscoelastic Characteristic Functions Using Global Digital Image Correlation and Inverse Analysis
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18K03845
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| Research Institution | Aoyama Gakuin University |
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Principal Investigator |
米山 聡 青山学院大学, 理工学部, 教授 (90306499)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 逆問題解析 / 粘弾性 / ひずみ測定 / 画像相関法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，面内のひずみ分布測定値を用いて，線形粘弾性体の2種類の独立した材料特性を同時に逆解析により同定する方法を提案した．この方法では，線形粘弾性体の対応則を利用し，数値ラプラス変換によって面内ひずみの測定値から板厚方向ひずみを求め，応力を算出することを可能にし，ポアソン比の時間温度依存性を考慮したバーチャルフィールド法により緩和体積弾性係数及び緩和せん断弾性係数を決定する．数値ラプラス変換は高速フーリエ変換（FFT）を利用して行うが，FFTの計算上の性質が計算結果に影響を及ぼすため，付加データを用いる工夫によってそれらの影響を低減する．面内ひずみ成分と，数値ラプラス変換によって得られた板厚方向ひずみを用いることで数値積分によって面内の応力を算出することができる．この方法をバーチャルフィールド法に適用することによって，ポアソン比の時間温度依存性を考慮して緩和体積弾性係数と緩和せん断弾性係数を同定する．未知パラメータであるこれらの係数は，粘弾性体の構成方程式を仮想仕事の原理に適用することによって得られた非線形方程式を数値解法によって解くことで同定する．提案する方法の有効性を検証するため，有限要素解析を用いて得られた面内の変位分布履歴，荷重履歴に対して提案手法を適用し，緩和体積弾性係数及び緩和せん断弾性係数を同定可能であることを示した．また，提案手法によって得られた結果と，ポアソン比を一定として逆問題解析を行った結果と比較したところ，提案手法による同定結果がより正解値に近い緩和体積弾性係数や緩和せん断弾性係数を同定できていることを示した．本手法は，測定した面内ひずみから応力を算出し，緩和体積弾性係数及び緩和せん断弾性係数を直接的かつ同時に決定することができると考えられる．この方法によって，より正確な粘弾性特性係数の評価が可能になる．
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