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2004 年度 研究成果報告書概要

イメージベースト重合メッシュ法による不均質体のノンローカル応力解析とその検証

研究課題

研究課題/領域番号 14350058
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関立命館大学 (2004)
大阪大学 (2002-2003)

研究代表者

高野 直樹  立命館大学, 理工学部, 教授 (10206782)

研究分担者 座古 勝  大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40170831)
倉敷 哲生  大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30294028)
磯野 吉正  立命館大学, 理工学部, 助教授 (20257819)
研究期間 (年度) 2002 – 2004
キーワードイメージベース手法 / 重合メッシュ法 / マルチスケール法 / 有限要素法 / モルフォロジー / 均質化法 / 多孔質セラミックス / ノンローカル問題
研究概要

独自の重合メッシュ法(mesh superposition method)を用い、実際の不均質材料の3次元ミクロ構造モデリングを高分解能X線CTを用いるイメージベース手法により行う新たな「イメージベースト重合メッシュ法」を提案した。この手法は、これまでのマルチスケール法で取り扱うことが不可能であった継手界面や、局部的に集中して現れる塑性域、損傷域の考慮、ひずみ勾配を考慮した問題などのノンローカル問題に適用可能である。
具体的に、数マイクロメートルの高分解能で微視形態をとらえ、大規模3次元マルチスケール解析を行う。ミクロモデリングを行うために、モルフォロジー分析法についての研究も行った。マクロモデルでは均質化材料モデルを用いるが、任意の複雑なミクロ構造に対応するため均質化法を適用する。すなわち、均質化法と重合メッシュ法の併用解法といえる。重合メッシュ法においてミクロメッシュとマクロメッシュの相関を表す剛性項のために大規模問題となる点については、RCM法によるリナンバリングが有効であることを見いだした。これにより、本研究においても通常のパソコンで約10万要素の3次元解析が可能となった。適用例として多孔質セラミックスをとりあげ、モルフォロジー分析、ミクロ・マクロモデリング、マクロき裂先端におけるミクロ応力解析を実施した。また、精度検証として、イメージベースモデリング手法の妥当性について計測結果と比較して誤差1%程度という良好な結果を得たほか、2次元重合メッシュ法において界面でのミクロ応力解析の精度検証を行った。これらの精度検証の結果は、今後の提案手法の実用化に向けて貴重なデータとなる。また、得られた3次元ミクロ応力分布の可視化および定量的評価のために、応力ヒストグラムなどが容易に処理できるソフトV-SEMを開発した。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2004

すべて 雑誌論文 (10件)

  • [雑誌論文] マルチスケール法による非均質体中のき裂先端におけるミクロ応力解析2004

    • 著者名/発表者名
      高野直樹, 奥野義紘
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編) 70・692

      ページ: 525-531

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 多孔体モルフォロジーのディジタルイメージベース・アナリシス2004

    • 著者名/発表者名
      高野直樹, 辻村幸治
    • 雑誌名

      日本機械学会論文集(A編) 70・694

      ページ: 787-793

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Three-scale finite element analysis of heterogeneous media by asymptotic homogenization and mesh superposition methods2004

    • 著者名/発表者名
      高野直樹, 奥野義紘
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures 41・15

      ページ: 4121-4135

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Study on large deformation characteristics of knitted fabric reinforced thermoplastic composites at forming temperature by digital image-based strain measurement technique2004

    • 著者名/発表者名
      高野直樹, 座古勝, 藤津麗子, 西籔和明
    • 雑誌名

      Composites Science and Technology 64・13/14

      ページ: 2153-2163

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] 重合メッシュ法によるミクロ構造モデリングとマルチスケール応力解析2004

    • 著者名/発表者名
      高野直樹, 奥野義紘
    • 雑誌名

      日本計算工学会計算工学講演会論文集 9・1

      ページ: 79-80

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [雑誌論文] Microscopic stress analysis at crack tip in heterogeneous media by multi-scale method2004

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takano, Yoshihiro Okuno
    • 雑誌名

      Transactions of JSME Series A (in Japanese) 70-692

      ページ: 525-531

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Digital image-based analysis of morphology for porous materials2004

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takano, Kouji Tsujimura
    • 雑誌名

      Transactions of JSME Series A (in Japanese) 70-694

      ページ: 787-793

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Three-scale finite element analysis of heterogeneous media by asymptotic homogenization and mesh superposition methods2004

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takano, Yoshihiro Okuno
    • 雑誌名

      International Journal of Solids and Structures 41-15

      ページ: 4121-4135

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Study on large deformation characteristics of knitted fabric reinforced thermoplastic composites at forming temperature by digital image-based strain measurement technique2004

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takano, Masaru Zako, Reiko Fujitsu, Kazuaki Nishiyabu
    • 雑誌名

      Composites Science and Technology 63-13/14

      ページ: 2153-2163

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [雑誌論文] Microstructure modeling and multi-scale stress analysis by mesh superposition method2004

    • 著者名/発表者名
      Naoki Takano, Yoshihiro Okuno
    • 雑誌名

      Proceedings of Japan Society of Computational Science and Engineering (in Japanese) 9-1

      ページ: 79-80

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2006-07-11  

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