2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-precision and low-cost plate bending model using thick shell element
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22K14147
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
山本 剛大 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 助教 (00802860)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | シェル要素 / 板成形 / 有限要素法 / 弾塑性解析 / 大変形問題 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の目的は，板曲げ加工の生産性向上を支援するための数値解析技術として，板曲げ加工シミュレーションの基盤となる高精度・低コストな板曲げ加工モデルの構築である．
本研究課題では，計算時間に対する優位性を損なわずにシェル要素を高精度化する．シェル要素の枠組みにおいて，局所的な挙動を評価・反映する解析手法を活用し，その手法を厚肉シェル要素と組み合わせることによって，従来のシェル要素と同等の計算コストである厚肉シェル要素の改良・高精度化を行った．また，実験で得られた応力ひずみ線図から板材のモデル化に必要な材料モデルを選定し，各パラメータの同定後，厚肉シェル要素に組み込むことによって，実験結果に基づいた板材の挙動を再現した．さらに，厚肉シェル要素を用いた離散化により，力学的な仮定を排除した数値計算モデルを構築した．
板曲げ加工を再現するために，板材表面に作用する力のモデル方法を策定し，板曲げ加工モデルの構築に反映した．令和４年度に策定した，変形後の表面に対する法線方向を基準として板材に作用する外力を評価点ごとに垂直成分と水平成分に分解して取り扱う手法を数値計算モデルに組み込んだ．さらに，改良した厚肉シェル要素の定式化では，要素ごとに定義した外力による仮想仕事式を用いて，厚肉シェル要素の各節点に作用する等価節点力として処理する方法を確立した．これにより，数値計算の不安定性を回避し，板曲げ加工の再現性を重視した数値計算を実現した．
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