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本研究は、材料破壊に関するマクロスケールの力学(連続体力学)とメソスケールの力学(メソ力学)の連関解明に寄与することを、全般的な研究目的とした。研究成果としてはまず、構造を有する材料の破壊挙動をより包括的に扱えるメソスケールの計算力学的手法を構築した。すなわち、計算不連続体力学モデルによる単相固体の三次元メソ解析アルゴリズムを、繊維、粒子(特別な場合としてボイド)などを含む多相材料一般を対象とし、粒界および粒内破壊あるいは変態塑性などを考慮した計算に拡張した。さらに、それらのメソスケール構造/挙動が、構成方程式および破壊靭性などのマクロ物性に及ぼす影響を定性的、定量的に把握するとともに、その結果に基づいて均質化法、損傷力学などのマクロなモデル化を評価、改良することを試みた。特に、海洋構造用新素材として期待度から、セラミックス、コンクリートなどを母材とする多相材料のモデル化に重点を置いた。具体的には、変態塑性インクルージョンを含むセラミックス材料のR曲線挙動に対するメソシミュレータを開発し、インクルージョンサイズ・含有率などがR曲線挙動に及ぼす影響に関し、計算と実験とが定性的に対応することを確認した。また、温度依存の損傷力学モデルをインプリメントした軸対称有限要素解析プログラムを開発し、溶融亜鉛めっき時の鋼構造部材の損傷発展解析に適用した。
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