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抵抗スポット溶接時に生じる電流-熱-接触変形-ミクロ接触多重連成メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K05043
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 計算科学
研究機関九州工業大学

研究代表者

堀江 知義  九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 教授 (40229224)

研究協力者 二保 知也  
石原 大輔  
倉前 宏行  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード抵抗スポット溶接 / 電流・熱・構造3連成現象 / 連星のサイクル / 接合のメカニズム / 計算力学 / シミュレーション工学 / 機械材料・材料力学 / 金属生産工学 / 電流-熱-接触変形 / 多重連成メカニズム / 接触電気抵抗 / マルチスケー ル解析 / ミクロ解析
研究成果の概要

抵抗スポット溶接中に生じている電流,熱,接触変形,弾塑性変形,接触電気抵抗,接触熱抵抗などの物理現象がミクロな効果も含めて相互に影響を及ぼしあう,多重連成現象の定量的に評価した。それらの連成効果を電流-熱-接触変形-ミクロ接触電気抵抗連成解析コードと比較することにより,この連成現象の支配因子を特定し,さらに,異なる溶接条件における支配因子を決定し,抵抗スポット溶接のメカニズムを解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

抵抗スポット溶接技術は産業界に広く普及している技術であるが,その内部で生じている連成のメカニズムは複雑で,不明であった。先進的な計算力学技術を導入して,抵抗スポット溶接時に生じる多重連成現象の特性,メカニズムが明らかになり,従来は現場の経験に基づき行われていた条件設定は合理的に行えるようになり,飛躍的な技術革新が期待できる。また,多重連成コードの必要性,及び検証の方向性を示し,この分野で世界をリードした。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 12件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Cycles of triply coupled mechanical contact, current, and thermal conduction phenomena during resistance spot welding2019

    • 著者名/発表者名
      Horie Tomoyoshi、Niho Tomoya、Hayashi Naoki、Ishihara Daisuke
    • 雑誌名

      Welding in the World

      巻: 63 号: 3 ページ: 701-713

    • DOI

      10.1007/s40194-018-00699-5

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pseudoelastic mesh–moving using a general scenario of the selective mesh stiffening2019

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishihara, Atsushi Goto, Minato Onishi, Tomoya Niho, Horie Tomoyoshi
    • 雑誌名

      日本シミュレーション学会英文誌

      巻: 6 号: 1 ページ: 67-74

    • DOI

      10.15748/jasse.6.67

    • NAID

      130007611945

    • ISSN
      2188-5303
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Coupled Finite Element Analysis Approach Combining In-house and General-purpose FEM Codes2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Horie, Tomoya Niho, Daisuke Ishihara
    • 雑誌名

      IUTAM Symposium on Solver-Coupling and Co-Simulation

      巻: Procedia IUTAM ページ: 1-7

    • DOI

      10.1007/978-3-030-14883-6_7

    • ISBN
      9783030148829, 9783030148836
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] はりとシェルによる昆虫羽ばたき翼のキャンバー生成に対する形状簡略化モデリング2018

    • 著者名/発表者名
      石原大輔,横田順,大西南斗,二保知也,堀江知義
    • 雑誌名

      日本計算工学会論文集

      巻: 2018 号: 0 ページ: 20180018-20180018

    • DOI

      10.11421/jsces.2018.20180018

    • NAID

      130007553030

    • ISSN
      1347-8826
    • 年月日
      2018-12-27
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Element-quality-based stiffening for the pseudoelastic moving mesh technique2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishihara, Atsushi Goto, Minato Onishi, Tomoyoshi Horie, Tomoya Niho
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Methods

      巻: 15 号: 04 ページ: 1850146-1850146

    • DOI

      10.1142/s0219876218501463

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Performance evaluation of numerical finite element coupled algorithms for structure-electric interaction analysis of MEMS piezoelectric actuator2018

    • 著者名/発表者名
      Prakasha Chigahalli Ramegowda, Daisuke Ishihara, Tomoyo Niho, Tomoyoshi Horie
    • 雑誌名

      International Journal of Computational Methods

      巻: 15 号: 07 ページ: 1850106-1850106

    • DOI

      10.1142/s0219876218501062

    • NAID

      120006823899

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] General scenario of the selective mesh stiffening in the pseudoelastic mesh-moving2018

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishihara, Atsushi Goto, Minato Onishi, Tomoya Niho, Tomoyoshi Horie
    • 雑誌名

      Proceedings of the 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology

      巻: - ページ: 20-23

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A partition model for the computer simulation of insect flight maneuvers2018

    • 著者名/発表者名
      Minato Onishi, Daisuke Ishihara, Tomoyoshi Horie
    • 雑誌名

      Proceedings of the 37th JSST Annual International Conference on Simulation Technology

      巻: - ページ: 24-27

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fluid-structure and electric interaction analysis of a piezoelectric flap in a channel using a strongly coupled FEM scheme2018

    • 著者名/発表者名
      Prakasha Chigahalli Ramegowda, Daisuke Ishihara, Rei Takata, Tomoyo Niho, Tomoyoshi Horie
    • 雑誌名

      Proceedings of 6th European Conference on Computational Mechanics (ECCM 6)

      巻: -

    • NAID

      120006841298

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microfabrication of hybrid structure composed of rigid silicon and flexible PI membranes2017

    • 著者名/発表者名
      Murakami Sunao、Ishihara Daisuke、Araki Masateru、Ohira Naoto、Ito Takahiro、Horie Tomoyoshi
    • 雑誌名

      Micro & Nano Letters

      巻: 12 号: 11 ページ: 913-915

    • DOI

      10.1049/mnl.2017.0428

    • NAID

      120006823898

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3枚重ね抵抗スポット溶接の鋼板間接触面に生じる弾塑性接触変形・電流・熱伝導3連成現象の比較・検討2017

    • 著者名/発表者名
      二保 知也、堀江 知義、池上 恭平、石原 大輔、松永 賢一、朱 徳林
    • 雑誌名

      溶接学会論文集

      巻: 35 号: 2 ページ: 63-72

    • DOI

      10.2207/qjjws.35.63

    • NAID

      130005679533

    • ISSN
      0288-4771, 2434-8252
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability analysis and evaluation of staggered coupled analysis methods for electromagnetic and structural coupled finite element analysis, Computers and Structures2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Niho, Tomoyoshi Horie, Junpei Uefuji, Daisuke Ishihara
    • 雑誌名

      Computers and Structures

      巻: 178 ページ: 129-142

    • DOI

      10.1016/j.compstruc.2016.09.003

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Passive mechanism of pitch recoil in flapping insect wings2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishihara, Tomoyoshi Horie
    • 雑誌名

      Bioinspiration & Biomimetics

      巻: 12 号: 1 ページ: 016008-016008

    • DOI

      10.1088/1748-3190/12/1/016008

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Coupled Finite Element Analysis Model of Structural and Electrical Coupled Analysis for Electrical Contact Resistance2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoya NIHO, Hiroyuki KURAMAE, Daisuke ISHIHARA, Tomoyoshi HORIE
    • 学会等名
      The 13th World Congress in Computational Mechanics (WCCM 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microscale electrical contact resistance analysis for resistance spot welding2017

    • 著者名/発表者名
      Niho T, Kubota K, Aramaki H, Kuramae H, Ishihara D, Horie T
    • 学会等名
      Proceedings of the 7th International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering, COUPLED PROBLEMS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A finite element approach for a coupled numerical simulation of fluid-structure-electric interaction in MEMS2017

    • 著者名/発表者名
      Ramegowda P, Ishihara D, Niho T, Horie T
    • 学会等名
      Proceedings of the 7th International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering, COUPLED PROBLEMS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluid-structure interaction design of insect-like micro flapping wing2017

    • 著者名/発表者名
      Ishihara D, Ohira N, Takagi M, Murakami S, Horie T
    • 学会等名
      Proceedings of the 7th International Conference on Coupled Problems in Science and Engineering, COUPLED PROBLEMS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Microfabrication of hybrid structure composed of rigid silicon and flexible polyimide membranes2017

    • 著者名/発表者名
      Murakami S, Ishihara D, Araki M, Horie T, Ohira N, Ito T
    • 学会等名
      2017 IEEE 12th International Conference on Nano/Micro Engineered and Molecular Systems, NEMS 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design of micro flexible wing mimicking insect flapping flight using fluid-structure interaction analysi2017

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Ishihara, Naoto Ohira, Masakatsu Takagi, Sunao Murakami, Tomoyoshi Horie
    • 学会等名
      Proceedings of the JSME-KSME Joint Symposium on Computational Mechanics & CAE 2017, pp. 111-112, 2017.
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Coupled Finite Element Analysis Framework Combining Inhouse and General-purpose FEM Codes2017

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Horie, Tomoya Niho, Daisuke Ishihara
    • 学会等名
      IUTAM Symposium on Co-Simulation and Solver-Coupling
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A novel coupled algorithm for shell structure-electric field interaction analysis in MEMS piezoelectric actuator2016

    • 著者名/発表者名
      Prakasha Chigahalli Ramegowda, Daisuke Ishihara, Tomoya Niho, Tomoyoshi Horie
    • 学会等名
      Proceedings of The 35th JSST Annual Conference International Conference on Simulation Technology, 8 pages, in press.
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiscale finite element multiphysics analysis of resistance spot welding2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Kuramae, Tomoya Niho, Riku Kusumoto, Jyunya Yamada, Tomoyoshi Horie
    • 学会等名
      Proceedings of 10th International conference on Trends in Welding Research & 9th International Welding Symposium of Japan Welding Society
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mechanisms of elasto-plastic contact, electric current and thermal conduction triply coupled phenomena during resistance spot welding2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoyoshi Horie, Tomoya Niho, Naoki Hayashi, Daisuke Ishihara
    • 学会等名
      Proceedings of 10th International Conference on Trends in Welding Research & 9th International Welding Symposium of Japan Welding Society
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2016-10-11
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 抵抗スポット溶接時に生じる構造・電流・熱3連成現象の検討および溶接条件の設定2016

    • 著者名/発表者名
      林尚樹,堀江知義,二保知也,石原大輔
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] ミクロスケール接触電気抵抗解析とマクロスケール弾塑性接触・電流・熱伝導3連成解析によるマルチスケール抵抗スポット溶接解析2016

    • 著者名/発表者名
      二保知也,倉前宏行,楠本陸,山田純也,堀江知義
    • 学会等名
      日本機械学会第29回計算力学講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 年月日
      2016-09-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical instability of staggered electromagnetic and structural coupled analysis using time integration method with numerical damping2016

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Niho, Tomoyoshi Horie, Junpei Uefuji, Daisuke Ishihara
    • 学会等名
      Proceedings of the International Conference on Computational Methods
    • 発表場所
      Berkley
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Performance evaluation of finite element coupled algorithms for structure-electric interaction analysis of MEMS actuator2016

    • 著者名/発表者名
      Prakasha Chigahalli Ramegowda, Ishihara Daisuke, Niho Tomoya, Horie Tomoyoshi
    • 学会等名
      Proceedings of the 12th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Seoul
    • 年月日
      2016-07-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 九州工業大学 堀江 石原 二保 研究室

    • URL

      http://www-solid.mse.kyutech.ac.jp

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 堀江・石原・二保研究室ホームページ

    • URL

      http://www-solid.mse.kyutech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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