2014 Fiscal Year Annual Research Report
多孔質材料のマルチスケール確率応力解析および信頼性設計法に関する研究
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23760097
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
坂田 誠一郎 近畿大学, 理工学部, 准教授 (80325042)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 確率均質化解析 / マルチスケール確率応力解析 / 多孔質材料 / 信頼性設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年のコンピュータシミュレーションによる力学問題の解析においては，これまでの高精度・高効率化に加え，現実的に存在する不確定要素，例えば機械部品の寸法のばらつきを考慮した解析を実施し，コンピュータシミュレーションの妥当性を検証すると共に，より現実問題に即した解析を行う必要性が指摘されている．これに対し，種々の不均質材料について，微視的なばらつきが及ぼす影響について解析する研究が注目されている．
本研究では，各種不均質材料，特に三次元造形法を用いて作成した多孔質材料を想定し，微視的なばらつきが見かけの弾性特性や強度におよぼす影響について，数値解析及び実験を通じて調査すると共に，当該問題の効率的な解析手法の開発を行った．
まず，多孔質材料内部の空孔の含有率，位置および形状がばらつく場合について，見かけの弾性特性に及ぼす影響をコンピュータシミュレーションおよび実験により調査し，明らかにした．また，これに加え，より効率的なシミュレーション法を開発し，実験及びモンテカルロシミュレーションとの比較により妥当性及び有効性を検討した．
次に，これらのばらつきが一様で無い場合についての解析を行い，他の研究者らが想定しているような一様なばらつきと比較しその影響が大きいことを示し，当該解析の重要性を明らかにした．また，構造物の安全な設計を目指す信頼性設計においても，このようなばらつきの影響を考慮する必要性を示した．
特に最終年度は，研究申請時に想定していた光造形法により作成した材料に加え，近年注目され普及しつつある溶融積層法により作成した材料にまで拡張し，微視的なばらつきの程度やその影響について，実験とシミュレーションの両面から調査を行った．これらの結果より，三次元造形法により作製した多孔質構造において，そのばらつきを考慮した信頼性設計法の確立が重要となる事を示唆した．
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