研究課題
基盤研究(A)
近年、連続体損傷力学に基づく構成方程式を導入した有限要素解析法、いわゆる「局所的破壊解析法」により、構造解析と損傷・破壊解析を融合した非線形有限要素解析が可能となりつつある。この方法の実用化には現時点ではいくつかの問題点もあるが、構造崩壊解析と材料破壊解析の統合化に対し大きな将来性を有するアプローチと考えられる。本研究では、局所的破壊解析法に関する研究代表者らのこれまでの研究成果に基づき、材料破壊・構造崩壊連成解析プログラムのプロトタイプを構築することを研究目的とした。まず、「局所連成解析法」の確立を目指して以下の作業を行った。すなわち従来の研究成果に基づき、「ASIおよび三次元有限要素法による弾粘塑性解析」プログラムを完成させた。この解析により損傷を考慮しない解析による「変位・ひずみ履歴」が求められ、「損傷解析箇所が決定」される。続いて延性損傷、脆性損傷、クリープ損傷、疲労損傷、環境損傷を考慮した、統合的な「弾粘塑性損傷構成式」および積分計算プログラムを作成した。この解析により複数着目部の損傷履歴が決定され、「クリープ寿命・疲労寿命が予測」される。続いて、「完全連成解析部」の完成を目指して次の作業を行った。すなわち、確立した弾粘塑性損傷構成式を導入した「ASIおよび三次元有限要素法による弾粘塑性損傷解析」プログラムを完成させた。この解析から出力される「応力・ひずみ・変位・損傷履歴」により、「材料破壊・構造崩壊が判定」される。大規模計算のための並列処理ソルバーと結合することにより、全体システムを完成させた。開発プログラムを複数の構造体、構造要素の完全連成解析あるいは局所連成解析に適用し、利用可能な試験結果等と比較検討することにより、本解析手法の有用性を実証した。
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