2015 Fiscal Year Annual Research Report
マルチスケール非破壊検査法の提案－逆均質化法の新導入
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24360175
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
京谷 孝史 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00186347)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加藤 準治 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00594087)
寺田 賢二郎 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (40282678)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | マイクロクラック / トポロジー最適化 / 逆均質化法 / 非破壊検査 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H２７年度は，これまでに開発した有限要素法を用いた逆均質化法という数理的手法を用いて，構造物の劣化・損傷の根源となるマイクロクラックの分布を同定するための大規模数値解析を実施した．ここでは異方性材料剛性を所与とし，それと等価な材料剛性を持つマイクロクラックの分布を最適化アルゴリズムを用いて求める一連の手法を提案し，その同定性能の検証を行った．
本研究の問題設定では，制約条件式の設計変数に関する感度の符号が正負混在することになるため，一般のトポロジー最適化で広く用いられる最適性規準法を適用することはできない．本研究では，そのような条件下でもロバストかつ精度よく解を求めることが可能なMMAと呼ばれる最適化アルゴリズムを適用した．また，本研究で導出した感度式と最適化アルゴリズムのMMAにより，ターゲットとなるマイクロクラック分布が複雑な場合であってもその所与の観測材料剛性に対して，ほぼ同値となる均質化材料剛性が得られることを確認した．
具体的な成果は以下のとおり．1) ターゲットとなるマイクロクラック分布が一方向の単純な場合は，その方向（角度）を正しく同定できることが確認された，2) ただし，複雑なマイクロクラック分布を同定する場合は，大まかな分布を再現できるが細部まで再現することはできないことが明らかになった，3) 提案手法においては，設計変数の初期値の違いによる同定結果への影響は小さいことが確認された．
4) これまでのトポロジー最適化を適用した非破壊検査シミュレーションに関する研究では，数カ所の材料損傷部の位置しか同定できなかったが，本手法により，損傷部分（マイクロクラック）の方向を再現できるようになったことは，この分野において一歩前進するものである．
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| Research Progress Status |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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