2015 Fiscal Year Annual Research Report
格子不整合構造の階層性に着目した変形体の健全性評価のための計算固体力学理論の確立
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25286100
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中谷 彰宏 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50252606)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 計算力学 / 変形体力学 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
構造敏感性を有する材料の健全性を予測可能にする創造的な計算力学的方法論の実現には、基礎理論やアルゴリズムが想定外の結果を発見できる能力を有しており、かつ、現象のモデリングに対して先験的な知識を必要としない方法論の構築が望まれる。同時に、信頼性の保証や誤差評価が可能で、解析者が目標として設定する強度をできるだけ精度良くかつ効率的に獲得できるようアダプティブに自ら適切な方法論を作り出していく理論体系の構築が望まれる。このような多様な要求を実現するために、本研究課題では、格子不整合構造の階層性に着目した変形体の健全性評価のための計算固体力学理論を構築することを目的として研究を行っている。
平成２７年度は、前年度に継続して、これまでに実施した「高次格子不整合構造に着目した非弾性変形解析理論に関する研究」と「結合の離散性に着目したマルチスケール計算破壊力学に関する研究」の知見を踏まえて，摩擦や損傷、すなわち、エネルギー散逸を伴う現象に応用した。具体的には損傷力学に基づいた凝集域（Cohesive Zone）モデルの定式化を行い、多層構造の層間剥離を伴う変形挙動と力学特性、き裂面に摩擦を伴う破壊現象を解析した。また、微視的な構造の力学解析から巨視的な特性を解明する方法を一般化し、原子集合モデル、格子欠陥集合モデル（原子空孔・転位などの狭義の格子欠陥だけでなく、き裂、界面、さらには、材料全体の変形を意味する広義の格子欠陥）、連続体モデルの多段階層に対して、破壊力学とのアナロジーから、Configurational Forceの表現を拡張した。また、強い幾何非線形性を伴う現象へ応用の礎として、ミクロに多数のき裂を有する構造体の面外変形への分岐現象を解明することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
多層構造の層間剥離を伴う変形挙動と力学特性についてばね質点モデルを用いた解析を実施し、幾何学的軟化に関係する不安定挙動をシミュレーションにより調べることに成功した。き裂面に摩擦を伴う破壊現象の定式化に成功した。さらに、強い幾何非線形性を伴う現象へ応用の礎として、ミクロに多数のき裂を有する構造体の面外変形への分岐現象を解明することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
得られた研究成果を早急に取りまとめ、学会発表、国際会議、論文として公表する。
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| Causes of Carryover |
本研究課題では、格子不整合構造の階層性に着目した変形体の健全性評価のための計算固体力学理論構築することを目的として、おおむね順調に進展しているが、数学と力学を融合させる必要の発見がある。具体的には、微視的な視点より格子不整合構造の幾何学的理論の関連性を調べ、モデルを構築すると共に、数学的な表現方法を考察する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
翌年度は高速計算機等を購入すると共に国内学会・国際会議で積極的な成果発表を行う。
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