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2019 Fiscal Year Research-status Report

XFEMの異種材界面を横切るき裂進展問題への適用

Research Project

Project/Area Number 18K11341
Research InstitutionSophia University

Principal Investigator

長嶋 利夫  上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywords計算力学 / 異種材界面 / J積分 / XFEM / 領域積分法
Outline of Annual Research Achievements

これまでに開発した三次元拡張有限要素法(XFEM)解析プログラムNLXH3Dの実行を制御するプログラムを新たに開発し,異種材界面を含む構造物の疲労き裂進展解析が実行可能な解析システムを構築した.開発した解析システムはXFEMに基づいているため,1種類の有限要素モデルを準備するだけで良い.また,材料毎に異なる疲労き裂進展則(パリス則)を与えることができる.さらに,領域積分を実施するための積分領域が異種材界面に重ならない範囲で,それぞれの単一材料領域において応力拡大係数(K値)を算出し,それらの値を外挿することによって,異種材界面近傍における応力拡大係数(K値)を評価する.本システムを,異種材界面を含まない低合金鋼,クラッド材,および異種材界面を含むクラッド鋼材のCT試験片についての疲労き裂進展解析に適用した.解析結果については,別途実施している試験結果と比較を実施した.
一方,材料の機械的特性に温度依存性を有する場合の熱応力場中のき裂解析を実施するために,三次元伝熱XFEM解析プログラム:NLXFEM3Dheatと三次元熱応力XFEM解析プログラム:NLXFEM3Dstructを開発した.本開発において,機械的特性に温度依存性を有する場合においても,経路独立性を保つような補正項を追加した.これにより領域積分法により経路独立性を有するJ積分,とK値を評価できる.開発プログラムを用いて、いくつかのベンチマーク問題を実施し,それらの結果を参照解やFEM解と比較することによって,開発プログラムの検証を実施した.
開発プログラムの定式化および検証結果について英文論文を執筆し,学術雑誌に投稿した.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究に必要な定式化、基本ソフトウェアの開発整備は終了した.

Strategy for Future Research Activity

開発したプログラムを用いて,クラッド鋼を想定した異種材界面を含む構造物のJ積分の評価を試み,妥当性を検証する.

Causes of Carryover

2019年度は,予定していた国際会議が延期になったり,謝金の支出計画が変更になったため,この金額となった.2020年度は,国際会議旅費か謝金の支出に充てる予定である.

  • Research Products

    (4 results)

All 2019

All Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Presentation] Benchmark Analysis for Ductile Fracture Simulation -Analysis by Sophia University,2019

    • Author(s)
      Nagashima, T.
    • Organizer
      APCOM2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] XFEMによる三次元熱応力解析ソフトウェアの開発2019

    • Author(s)
      長嶋利夫
    • Organizer
      第32回計算力学講演会
  • [Presentation] XFEMによる接触を考慮した三次元停留き裂解析2019

    • Author(s)
      眞藤紗菜,長嶋利夫
    • Organizer
      第32回計算力学講演会
  • [Presentation] Non-uniform Fatigue Crack Propagation Test Crossing Interface in Cladded Plate2019

    • Author(s)
      Nagai, M., Miura, N., Nagashima, T.
    • Organizer
      25th Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT 25)
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-01-27  

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