2022 Fiscal Year Research-status Report
残留応力を伴う場でのカタストロフィック破壊の全過程を予測可能な数値解析手法の開発
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20K14812
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
廣部 紗也子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), 研究員 (50837565)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 動的破壊解析 / 残留応力 / 弾塑性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、構造物のカタストロフィックな破壊の全過程の詳細な予測のため、固体連続体の動的破壊進展過程における残留応力の解放と再分配を厳密に評価できる理論の確立、および「不均一な塑性変形による残留応力場の発生」と「残留応力を伴う自己つりあい場での動的破壊進展」を同時に扱える動的弾塑性破壊進展解析手法の開発を行う。また、これらの理論と数値解析手法を用いて、本研究が提案する「残留応力を伴う自己つりあい場の僅かな乱れを引き金とする材料の動的破壊」が、ダメージが蓄積した構造物のカタストロフィックな破壊過程の支配的な要因であるという仮説の正否を検証し、新たな工学的知見を得る。
今年度は解析コードのMPI化とスーパーコンピューターへの実装、「不均一な塑性変形による残留応力場の発生」と「動的破壊進展に伴う残留応力場の解放と再分配」を同時に扱う動的弾塑性破壊進展解析の理論的枠組みの構築と実装を行なった。
解析コードのMPI化は前年度完成させていたものをブラッシュアップし、スーパーコンピューターへの実装も行なった。これにより、扱える計算規模が大幅に上昇した。
また、「材料の塑性化に伴う応力変化と等価な節点力」および「不均一な塑性変形分布に対応する等価介在力」の定式化を行い、正準方程式に取り入れることで亀裂進展を伴う弾塑性体挙動のモデル化を実現した。このモデルに基づき、粒子離散化有限要素法(PDS-FEM: Particle Discretization Scheme Finite Element Method)に弾塑性構成則を組み込んだ実装を行うことで、動的弾塑性破壊進展解析を実現した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「不均一な塑性変形による残留応力場の発生」と「動的破壊進展に伴う残留応力場の解放と再分配」を同時に扱う動的弾塑性破壊進展解析の理論的枠組みの構築に、想定以上の時間を要したため、実装した解析コードの妥当性検証を十分に行えていないため。
また、面内応力分布を付与した熱強化ガラスの破壊実験を対象とした数値解析を行う予定であったが、計算規模の大幅な拡大により、スーパーコンピューター上での前処理を新たに実装し直す必要が生じたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
動的弾塑性破壊進展解析コードの実装は終えているため、このコードを使用して様々なケースの解析を行い妥当性の検証を引き続き進めていく。
また、面内応力分布を付与した熱強化ガラスの破壊実験を対象とした数値解析に必要な前処理部分の実装もほぼ終えているため、本解析を実施する。
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| Causes of Carryover |
今年度、新型コロナウイルス感染症の影響により予定していた学会の現地参加を見送ったこと、また、予定していた熱強化ガラスの動的破壊実験の準備・調整に想定以上の時間がかかり、来年度に実施することとなったため、次年度使用額が生じた。
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Research Products
(3 results)
