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XFEMによる複合材料構造の損傷進展解析手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24560079
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 工学基礎
研究機関上智大学

研究代表者

長嶋 利夫  上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)

研究分担者 末益 博志  上智大学, 理工学部, 教授 (20134661)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード有限要素法 / 拡張有限要素法 / 損傷進展解析 / CFRP / 結合力モデル / XFEM / CFRP / 層間はくり / マトリクス割れ / 計算力学 / 複合材料 / き裂進展
研究成果の概要

拡張有限要素法(XFEM)を炭素繊維強化プラスチック (CFRP)積層板の損傷進展解析に適用した.提案手法においては,ヘビサイド関数だけを拡充した内挿関数が用いられる.き裂形状を二種類の符号付き距離関数(SDF)で近似し,き裂を含む要素をSDFの値にしたがっていくつかのパターンに分類し,拡充節点を決定する.XFEMによってメッシュ分割と独立にモデル化される不連続な変位場を含むき裂面に結合力モデル(CZM)が導入される.離散化方程式を解くために,陰解法および陽解法を用いる.このような手法に基づく解析プログラムを開発し,樹脂割れと層間はく離が連成したCFRPの破壊解析を実施し妥当な結果を得た.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (39件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] き裂先端要素を用いたXFEMによる二次元き裂解析2012

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫、澤田昌孝
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集A編

      巻: 78 ページ: 1642-1655

    • NAID

      130002573064

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Development of a crack propagation analysis system based on the extended finite element method using a cohesive zone model2015

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T.
    • 学会等名
      3rd German-Japanese Workshop on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Munich, Germany
    • 年月日
      2015-03-31
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] XFEM解析システムと複合材料積層板の応力解析への応用2014

    • 著者名/発表者名
      長嶋
    • 学会等名
      第27 回計算力学講演会
    • 発表場所
      盛岡市
    • 年月日
      2014-11-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of a damage propagation analysis system based on the extended finite element method using the cohesive zone model2014

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T., , Sawada, M.
    • 学会等名
      CST2014
    • 発表場所
      Naples, Italy
    • 年月日
      2014-09-03
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Application of XFEM using CZM to damage propagation analyses of CFRP composite laminate2014

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T.
    • 学会等名
      ICCM2014
    • 発表場所
      Cambridge, UK
    • 年月日
      2014-07-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Damage propagation analyses by XFEM using the Cohesive Zone Model2014

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T., , Sawada, M.
    • 学会等名
      11th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Barcelona, Spain
    • 年月日
      2014-07-23
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEMに基づくき裂進展解析システムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      長嶋,澤田
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島市
    • 年月日
      2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 岩盤の破壊解析のための3次元XFEMプログラムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      澤田,長嶋
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島市
    • 年月日
      2014-06-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Application of XFEM with CZM to fracture analysis of CFRP composite laminate2014

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T.
    • 学会等名
      COMPSAFE
    • 発表場所
      仙台市
    • 年月日
      2014-04-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of the extended Finite Element Method to Virtual Testing of Composite2014

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      Next Generation Transport Aircraft Workshop 2014
    • 発表場所
      Seattle, WA, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Application of XFEM with CZM to fracture analysis of CFRP composite laminate2014

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      COMPSAFE2014
    • 発表場所
      Sendai
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEMに基づくき裂進展解析システムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫、澤田昌孝
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 岩盤の破壊解析のための3次元XFEMプログラムの開発2014

    • 著者名/発表者名
      澤田昌孝、長嶋利夫
    • 学会等名
      第19回計算工学講演会
    • 発表場所
      広島
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEMの陽解法に関する検討2013

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫、二瓶雅之
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京(東大生研)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 拡張有限要素法を用いた人工岩石破壊試験の解析2013

    • 著者名/発表者名
      澤田昌孝、長嶋利夫、石丸真
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京(東大生研)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEMによるはく離を有するCFRP積層構造の疲労き裂進展解析2013

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京都(東大生研)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Fracture analyses of CFRP composite laminate by XFEM using the Cohesive Zone Model2013

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      12th US National Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Raleigh, NC, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEMによるCFRP積層材料の疲労はく離進展解析2013

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第55回構造強度に関する講演会
    • 発表場所
      室蘭市(室蘭工大)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 陽解法XFEMによるCFRP積層板のき裂進展解析2013

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第55回構造強度に関する講演会
    • 発表場所
      室蘭市(室蘭工大)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling of interaction between delamination and matrix cracks of CFRP composite laminate by XFEM using the Cohesive Zone Model2013

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      XFEM2013
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEMによるCFRP積層構造のはく離のモデル化手法に関する研究2013

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会
    • 発表場所
      佐賀市(佐賀大学)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEMによるCFRP積層板の損傷進展解析2013

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第26回計算力学講演会
    • 発表場所
      佐賀市(佐賀大学)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Damage propagation analyses of CFRP composite laminate by XFEM using CZM2013

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      APCOM &ISCM 2013
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] A Numerical Simulation for Damage Tolerant Performance of CFRP Laminates2013

    • 著者名/発表者名
      Makoto Ichiki, Hiroshi Suemasu, Toshio Nagashima
    • 学会等名
      APCOM &ISCM 2013
    • 発表場所
      Singapore
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Fracture analyses of CFRP composite laminate by XFEM using the Cohesive Zone Model2013

    • 著者名/発表者名
      Tosho Nagashima
    • 学会等名
      12th U.S. National Congress on Computational Mechanics (USNCCM12)
    • 発表場所
      Raleigh, NC, USA
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 陽解法XFEMによるCFRP積層板のき裂進展解析2013

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第55回構造強度に関する講演会
    • 発表場所
      室蘭市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEMによるCFRP積層材料の疲労はく離進展解析2013

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第55回構造強度に関する講演会
    • 発表場所
      室蘭市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Modeling of interaction between delamination and matrix cracks of CFRP composite laminate by XFEM using the Cohesive Zone Model2013

    • 著者名/発表者名
      Tosho Nagashima
    • 学会等名
      International Conference on Extended Finite Element Methods; XFEM 2013
    • 発表場所
      Lyon, France
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] TIP要素を用いたXFEMによるき裂進展解析

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第17回計算工学講演会
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEMによるはく離を有するCFRP積層構造の応力解析

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第17回計算工学講演会
    • 発表場所
      京都市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEM analysis by using crack tip elements

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      10th World Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Sao Paulo, Brazil
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] TIP要素を用いた二次元XFEM解析

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第54回構造強度に関する講演会
    • 発表場所
      熊本市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEM解析

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第25回計算力学講演会
    • 発表場所
      神戸市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたCFRP積層構造のXFEM解析

    • 著者名/発表者名
      海老名航、長嶋利夫
    • 学会等名
      第25回計算力学講演会
    • 発表場所
      神戸市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] はく離を有するCFRP積層構造のXFEM解析

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第25回計算力学講演会
    • 発表場所
      神戸市
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Crack Propagation Analysis of Composite Structures by XFEM using the Cohesive Zone Model

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima, Wataru Ebina
    • 学会等名
      International Computational Mechanics Symposium 2012
    • 発表場所
      Kobe
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Crack analysis by XFEM using tip elements

    • 著者名/発表者名
      Toshio Nagashima
    • 学会等名
      4th International Conference on Computational Methods (ICCM2012)
    • 発表場所
      Gold Coast, Australia
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEMのCFRP積層構造への適用

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第28回宇宙構造・材料シンポジウム
    • 発表場所
      相模原市(JAXA/ISAS)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 結合力モデルを用いたXFEMの陽解法に関する検討

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫、二瓶雅之
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京(東大生産技研)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] XFEMによるはく離を有するCFRP積層構造の疲労き裂進展解析

    • 著者名/発表者名
      秋田幸仁、長嶋利夫
    • 学会等名
      第18回計算工学講演会
    • 発表場所
      東京(東大生産技研)
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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