| 研究課題/領域番号 |
19K21062
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| 補助金の研究課題番号 |
18H05881 (2018)
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 (2019)
補助金 (2018) |
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| 審査区分 |
0301:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクス、航空宇宙工学、船舶海洋工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
松原 成志朗 東北大学, 工学研究科, 助教 (40823638)
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| 研究期間 (年度) |
2018-08-24 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 繊維強化熱可塑性樹脂 / 熱・機械強連成解析 / マルチスケール解析 / サイズ効果 / 超弾性有限変形理論 / 増分型変分法 / 時空間マルチスケール解析理論 / 拡張Hill-Mandel原理 / 増分ポテンシャル法 / 一般化収束論 / 時空間均質化理論 / 熱・機械連成問題 / 増分エネルギー停留値問題 / 乗算分解型粘塑性材料構成則 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は，非均質体の微視構造内において，自己発熱や材料特性の温度依存性に起因して発現する温度と変形場の非定常な相互作用が反映された巨視的な物性を予測するための均質化法に基づく時空間マルチスケール解析理論および関連する数値計算手法を構築する．特に，これまで未着手であった時間スケールの分離を実現することにより，微視構造にて現れる高次の非定常性を十分に考慮しながら，効率的に両スケールの現象を予測することが可能な手法を開発する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，外的負荷を受ける繊維強化熱可塑性樹脂（FRTP）を対象として，ミクロ構造内におけるミクロ変形場とミクロ温度場の非定常性を考慮した熱・機械強連成マルチスケール解析手法（時空間マルチスケール解析手法）を構築した．そして，いくつかの解析例題を通して擾乱温度場がミクロ温度場の非定常性に関係し，それがユニットセルのサイズを伴ってマクロな非定常性に影響を与えることを例証した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本手法によってはじめて複合材料のミクロ構造に内在するミクロな非定常性を考慮したマクロ構造の熱・機械連成挙動を評価することが可能となった．また，本手法は熱力学，および変分理論に完全に整合した論理体系を有する．このため，固体力学と非定常拡散の連成問題はもちろんのこと，化学反応を考慮したより一般性のあるマルチフィジックス問題への拡張も可能となる．さらに，フェーズフィールド法との親和性も高く，界面移動なども考慮したマルチフィジックス問題にも拡張が可能であると考えられる．したがって，本研究成果は，次世代のマルチスケール・マルチフィジックス計算力学の新基軸となるポテンシャルを有していると主張できる．
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