2022 Fiscal Year Research-status Report
On new developments of Isogeometric Analysis (IGA) for highly accurate and efficient fracture mechanics analysis
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22K03879
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
岡田 裕 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (50281738)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
乙黒 雄斗 東京理科大学, 理工学部機械工学科, 助教 (10801160)
遊佐 泰紀 電気通信大学, 大学院情報理工学研究科, 助教 (70756395)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | アイソジオメトリックアナリシス(IGA) / 重合パッチ法 / 重合パッチ法 / 応力拡大係数 / J積分 / 相互積分法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アイソジオメトリックアナリシス（IGA）はCADソリッドモデルを形状入力データに，その中で使用されるNURBS関数を解析の形状関数に利用するため，解析精度劣化に繋がる形状離散化誤差を完全に回避でき，高精度・高効率構造CAE解析を可能にする新手法である．一方，入力データとなるソリッドモデルが亀裂を有することはなく，破壊力学解析は一般に困難である．本研究では， (i)亀裂と構造のIGA解析モデルを別々に生成し，それらを重ね合わせて解析を行う重合パッチIGA解析，(ii)亀裂応力特異性を再現可能な特異パッチIGA解析により，根本的な問題を解決し，さらに，非線形破壊力学問題への発展研究を推進することが本研究の目的である．
2022年度は本研究で提案する重合パッチIGA解析と特異パッチIGA解析の検討とプログラム実装と，高効率なIGA解析モデル生成法の検討を予定してきた
重合パッチIGA解析の検討とプログラム実装に対しては，二次と三次のBスプライン関数とNURBS関数を用いた重合パッチIGA解析の検討とプログラム実装に成功した．グローバルパッチに用いるBスプライン関数やNURBS関数の次数や変位の連続性を担保するためにローカルパッチ境界に課す境界条件の検討は現状の変位だけを連続とすることで十分な精度が得られており，詳細検討は次年度に持ち越すこととした．三次元IGA特異パッチIGA解析の検討とプログラム実装については，順調に進めることができ，二次と三次のNURBS関数を使用した特異パッチIGAと三次元J積分と相互積分法プログラム実装を行い，有限要素法解析などによる参照解や厳密解との比較による解析精度検討を進めてきた．さらに，CADによる三次元ソリッドモデルからIGA解析モデルの構築プログラムの検討と実装も押出しや回転によってモデル生成可能な基本的な場合について成功した．
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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
二次と三次のBスプラインとNURBS関数を用いた重合パッチIGA解析の検討とプログラム実装、さらに精度検討まで終了することができた．さらに，三次元IGA特異パッチIGA解析の検討とプログラム実装についても，順調に進めることができた．二次と三次のBスプラインとNURBS関数を使用した特異パッチIGAと三次元J積分と相互積分法プログラム実装と有限要素法解析などによる参照解や厳密解との比較による解析精度検討も進めることができた．CADによる三次元ソリッドモデルからIGA解析モデルの構築プログラムの検討と実装も押出しや回転によってモデル生成可能な基本的な場合について実現することができた．
さらに，上記研究成果を2報の審査付論文や講演発表として発表することができた．
以上より，おおむね順調に進展しているといえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
三次元重合パッチIGA解析による三次元線形破壊力学解析の精度検証をさらに進める．2022年度に実装した特異パッチ法を組合わせた重合パッチ法による三次元線形破壊力学解析の精度検証を進めていく．参照解や厳密解との比較による解析精度検討を進める．次に，三次元重合パッチIGA解析の有限変形弾塑性問題への拡張検討とプログラム実装を予定通り進めていく．重合パッチIGA解析に適した非線形解析アルゴリズムの検討を行い，プログラム実装を進める予定である．
さらに，実証問題解析のためのIGA解析モデル構築と試解析と試解析を進める．そのためにの，エルボ管や原子炉圧力容器貫通部モックアップ解析モデルを構築する予定である．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルス感染症の影響により，出席・講演発表を予定していた国内学会（日本機械学会計算力学講演会）がオンライン開催になり，出張旅費が不要になったことが主たる要因．
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