| 研究概要 |
構造解析において,そのモデル生成が大きな負担の一つとなっている.この問題の解決のために,イメージベース解析手法が提案した.特に、X線CTにより現物からボクセルモデルを作成し、それを直接解析に結びつけるシステム、およびそれを用いて現物ベースの船舶の局所モデルを作成し、寿命評価に結びつける方法の検討を行った.
X線CTを用いてボクセルモデルを作成した場合、境界条件の与え方が非常に難しい。有限要素法では境界条件は節点単位で与えるため,条件を与えたい境界に節点が配置されている必要があるが,ボクセルモデルにおいて,変位境界条件を与えたい部分に節点が配置されているとは限らず,要素の内部に境界条件を与える必要が出てくる.このような変位境界条件を表現するためには,仮想的なバネを加えるPenalty法が用いられているが,これによって,一般的な反復解法である共役勾配法では,剛性方程式を解くことが出来ないという新たな問題が発生する.大規模問題を扱うには直接解法では限界があるため,このような場合に対応できる反復法が必要とされる.この問題はPenalty法による項のために剛性行列の性質が悪くなることによるが,その解決のために,共役射影勾配法が有効であることを示した
また、FCM解析での境界形状が合わない部分の精度悪化の問題に対して,境界形状を正確に表現したローカルメッシュを重ね合わせるFCM重合メッシュ法を提案し,その計算精度を,理論解を持つモデルで数値解析することで検証した.その結果,自動生成した四面体メッシュと比べて精度が良く,六面体メッシュと比べても,精度はほとんど変わらない解析結果が得られた.FCM重合メッシュ法は,グローバル,ローカルとも自動六面体メッシュすることができるので,複雑形状の剛体モデルに対して,モデリングの面でも簡便性が高まると考えられる.
さらに、実構造の溶接部に対してイメージベース解析を行い、疲労寿命を向上させるためにベーシスベクトル法に基づく最適設計を行った。重合メッシュ法を併用することにより、溶接形状のローカルな変更を、全体モデルを変えることなく行うことができるようになった。
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