| 研究課題/領域番号 |
21H04089
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| 研究種目 |
奨励研究
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
2140:材料力学、生産工学、設計工学、流体工学、熱工学、機械力学、ロボティクスおよびその関連分野
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
園部 陽平 長崎大学, 工学研究科, 技術職員
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
470千円 (直接経費: 470千円)
2021年度: 470千円 (直接経費: 470千円)
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| キーワード | 応力拡大係数 / 曲面き裂 / 体積力法 / メッシュフリー解析 / 三次元曲面状き裂 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
一般に発生直後の微小き裂は，三次元曲面的に成長することが多い．しかし，三次元き裂の厳密解の多くは平面形状のき裂であり，曲面状き裂の厳密解は非常に少ない．また，要素を用いる数値解析では，き裂先端の応力特異性やき裂形状の離散化誤差により，三次元曲面状き裂の高精度解析が困難になる．そこで，本研究では，強度評価の際に参照可能な高精度数値解を求めることを目的として，き裂面上の節点情報のみで解析可能なメッシュフリー体積力法を用いた任意曲面状き裂の応力拡大係数解析プログラムを開発する．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，３次元曲面状き裂問題のき裂前縁における応力拡大係数の高精度解析手法を提案した．具体的には，移動最小二乗法を体積力法の求めるべき未知関数の形状関数に導入することで，解析するき裂面の要素分割を不要にし，き裂面に配置した節点のみで，材料中の任意形状３次元曲面状き裂の解析が可能となった．さらに，部分球面状き裂および平面き裂問題の解析を実施し，厳密解や数値解と比較することで，本法の精度，収束性および有効性を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
機械や構造物を設計，開発および維持管理するためには，破壊の起点となるき裂の成長挙動を応力拡大係数などの破壊力学パラメータを用いて，把握することが重要となる．き裂の発生や成長の過程で，き裂面が曲面状に成長することが多いが，３次元曲面状き裂問題に関する厳密解や参照できる数値解は，非常に少ない．そのため，曲面状き裂の高精度解析手法の開発や高精度数値解が求められている．
そこで，本研究では，３次元曲面状き裂問題に対する高精度解析手法を開発した．また，本法を用いて種々の曲面状き裂問題を解析することで，機器や構造物の安全性に広く貢献することができる．
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