| 研究課題/領域番号 |
19K12000
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分60100:計算科学関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
大西 有希 東京工業大学, 工学院, 助教 (20543747)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 平滑化有限要素法 / 四面体メッシュ / 微圧縮大変形 / ロッキング / 圧力チェッカーボーディング / 偏差応力振動 / 微圧縮性材料 / 大変形解析 / 四面体要素 / Mises応力振動 / 圧力振動 / ロッキングフリー |
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| 研究開始時の研究の概要 |
複雑形状を持つ微圧縮材料の大変形問題に対する安定かつ堅牢な有限要素法(FEM)四面体要素の開発を目的とする．本研究では次世代のFEM定式化として近年注目を集める平滑化有限要素法(S-FEM)のアイデアを取り入れる．代表者は4節点四面体(T4)を用いるS-FEMの開発を行い，既存のT4要素より優れた性能を持つことを示して来たが，一般的FEMコードに実装できない欠点があった．そこで10節点四面体(T10)を用いて要素内歪み平滑のみを行う新しいS-FEMを提案し一般的FEMコードへの実装を可能とする．本研究の成果はタイヤゴム・プラスチック熱成形・塑性金属加工・生体など多分野での活用が期待できる．
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| 研究成果の概要 |
固体の微圧縮超大変形問題を高精度かつロバストに解くための高性能な平滑化有限要素法(S-FEM)の定式化の研究を行った．複雑形状を有する実問題を対象とするため，四面体メッシュ分割での定式化に拘り，10節点四面体(T10)に対して研究を実施した．提案手法はT10要素を放射状に4節点四面体(T4)へと再分割して既存のS-FEMを要素内で適用することにより，せん断ロッキングを回避した．また，体積成分をT10要素内一定として選択的低減積分を適用することにより，体積ロッキングと圧力チェッカーボーディングを回避した．しかし，偏差応力に空間的振動が発生する問題が新たに生じ，現在までこの問題は未解決である．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有限要素法（FEM）は近年の製品設計に欠かせない技術となっているが，未だに精度を確保することが難しい課題が山積している．特に複雑形状を対象とする実問題では高精度な六面体メッシュが生成出来ないため，やむを得ず低精度な四面体メッシュを使用しているのが現状である．本研究は四面体メッシュを用いても実用上充分な精度を確保することを目的としており，その成果が実用化されれば社会的意義は大きい．また，本研究は平滑化有限要素法(S-FEM)という次世代技術をいち早く取り入れた研究であり，適用範囲が固体力学に限らない普遍性を持つことから，その学術的意義も大きい．
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