2020 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamic Fracture Analysis for Brittle Material Using Peridynamics
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18K04582
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
田中 智行 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (20452609)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | Peridynamics / 動的破壊 / メッシュフリー法/粒子法 / 動的応力拡大係数 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
動的荷重下の脆性破壊問題は現在の計算破壊力学分野の研究において取り組むべき課題の一つである．一方，有限要素法などの既存の数値解析法では定式化および離散化の問題から複雑な破壊問題を高精度に評価するには不十分である．
本研究では，近年新しい破壊力学解析法として注目されている Peridynamics の研究を行っている．今年度は，異なる解像度を持つ Peridynamics モデルを用いた構造解析および破壊現象のモデル化およびその解析精度に関する研究を行った．また，アクリルおよび鋼材のCT試験片を制作し，破壊試験を実施し，動的き裂進展に関する基礎検討を行った．
まず，異なる解像度を持つPeridynamicsモデルに関する研究では，き裂先端など激しい応力集中が生じる部分に対して細かい粒子分割を用いるとともに解像度の異なる遷移領域で影響関数を徐々に変化させる方法の提案を行い，その妥当性について内力の誤差および動的応力拡大係数を評価することにより提案する解析の妥当性について検討した．異なる解像度を用いたモデルを作成し，それらの解像度の差が解析結果におよぼす影響について詳細に検討を行った．
CT試験片による実験では，試験のためのジグおよびアクリルおよび鋼材のCT試験片を制作した．引張荷重を加えCT試験片破壊時の荷重-変位曲線および試験後の破面観察を行うことにより，異なる材料を用いた場合の動的破壊現象に関する基礎的検討の評価を実施した．適切に試験を行うことができ，これまでの試験結果と比較しても妥当な結果を得ることができた．
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