2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of multi-scale and multi-physics integrative analysis system for multi-material structures by data assimilation
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18K03849
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| Research Institution | Tokyo City University |
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Principal Investigator |
岸本 喜直 東京都市大学, 工学部, 准教授 (20581789)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 機械材料・材料力学 / 逆問題 / マルチマテリアル / マルチスケール / マルチフィジックス / データ同化 / 界面剛性 / 界面強度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
急速に普及が進んでいる工業製品のマルチマテリアル化に対し，その信頼性向上のためのＭ（マルチスケール）・Ｍ（マルチフィジックス）統合解析システムとして，直接測定が困難な接合部におけるミクロスケールの応力分布や電流密度分布を，直接測定が容易なマクロスケールの固有振動数や磁場から逆解析的に同定するとともに，データ同化によって，実時間で数理モデルの再現性を向上させる解析システムの構築を進めた．具体的には，まず，研究代表者がこれまでに自作した構造および電磁場に関する計算コードをアレンジし，連成解析シミュレータとして統合した．本シミュレータを用いて基礎試験片に対するシミュレーションを行い，本解析システムの解析精度を調べた．基礎試験片は主に鋼板とアルミ合金板を複数のボルト・ナットで締結したものとした．シミュレーションの結果から，試験片の接合部における応力分布は固有振動数から同定できることがわかった．一方で，電流密度分布の同定の可能性は電流の流し方に依存することがわかった．そこで，本年度は打撃試験を優先的に実施し，通電試験は基本的な現象の確認にとどまった．打撃試験では，インパルスハンマで試験片を打撃したときの加速度センサの信号から試験片の固有振動数を得た．ボルト・ナットの締付力を変化させ，試験片の接合部界面の応力分布を変えたときの固有振動数の実測値を得た．並行して，同一の試験条件で本解析システムによるシミュレーションを行った．本解析システムの解析結果を実測値のほか，接合面の凹凸データを用いた解析手法とも比較した．以上によって得られた界面の応力分布や固有振動数は良い一致を示したことから，本解析システムの基礎試験片に対する解析精度は良好であると判断できた．
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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
当初計画のとおり，本解析システムの計算コードの製作と基礎試験片に対する本解析システムの解析精度を明らかにした．シミュレーション上では，応力分布の同定は十分に可能であったが，電流密度分布の同定の可能性は電流の流し方に依存していたので，基礎試験片に対する試験は打撃試験を優先して実施した．
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究実施計画にしたがい，本解析システムの適用範囲とシステムを実用化した際の課題を明らかにするため，界面における介在物の影響に関する調査を実施する．具体的には，まず界面に接着シートやガスケットを挿入した試験片を製作し，基礎試験片と同様の試験と解析を行う．試験結果などに基づき，数理モデルの改良と適用範囲の確認を行う．研究の進捗が順調であれば，接合面上にサビを設けた試験片や接合面を溶接した試験片に対しても試験と解析を行う予定である．また，通電試験についても再検討する．
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| Causes of Carryover |
当初の予定のとおり，ワークステーション，実験装置，試験片材料の購入，研究成果の発表（旅費，学会参加登録費）に助成金を使用した．平成３０年度までの残額は平成３１年度に試験片材料費や論文掲載料として使用予定である．
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