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2016 年度 実施状況報告書

重合メッシュ法による三次元疲労き裂進展解析技術の高度化

研究課題

研究課題/領域番号 15K05693
研究機関東京理科大学

研究代表者

菊池 正紀  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 教授 (90107540)

研究分担者 高橋 昭如  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 准教授 (00366444)
和田 義孝  近畿大学, 理工学部, 准教授 (40350847)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード疲労亀裂進展解析 / 重合メッシュ法 / 有限要素法 / 亀裂閉口比 / 疲労寿命
研究実績の概要

①疲労亀裂進展の正確な予測に必要な「塑性誘起亀裂閉口比」の簡便推定法の開発を行った。亀裂進展過程においてあるステップ数ごとに詳細な弾塑性亀裂進展数値解析を行い閉口比を求める手法を開発した。ただしこの詳細解析には簡便モデルを用いることとして数値解析時間の短縮を実現した。これにより、閉口比を考慮しながら疲労亀裂進展解析を行うことが可能となった。②さらに①の成果をデータベースとして蓄積することとし、その後の数値解析で参照できるシステムを設計した。最終的には人工知能の力を借りて、詳細解析しなくても閉口比を推定できるシステムの構築を試みた。これらの試作・システム化は最終年度での課題となる。③複数内部欠陥からの亀裂進展・合体解析を行い、現行の合体評価規格との比較・検討を行った。その結果に基づき、新たな合体評価基準を提案した。これらは論文として発表しただけではなく、米国機械学会の評価基準への提案も検討している。④重合メッシュ法による疲労亀裂進展解析システムの機能向上を行った。特にモードII、モードIIIが存在する混合モード状態での三次元複数亀裂の進展評価機能を向上させた。その結果、亀裂進展方向の予測精度が向上した。⑤S-FEM研究会を二度開催し、大学、国立研究所、民間の研究組織からの参加を得て活発な討論会を行った。これらの成果は今後のソフト開発に反映される。⑥国内・外の学術誌に4編の論文を発表した。また8回の学会発表を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画に基づき着実に成果が上がっている。また本研究で作成された疲労亀裂進展解析システムの普及も進んでいる。学会への成果の発表も順調に進んでいる。ただし得られた結果の妥当性を実験により検証する実験はまだ不十分である。最終年度ではこの点に力を入れたい。

今後の研究の推進方策

①疲労亀裂進展解析における亀裂閉口比の簡便推定法の確立とそのデータベース化に取り組む。②その成果をふまえて、任意の問題に対する亀裂閉口比を人工知能の力を借りて予測することが可能なシステムを試作する。③得られた成果を国内外の学会・学術誌へ発表し、システムのさらなる普及を図る。

次年度使用額が生じた理由

国際学会への旅費として使用する予定だったが、研究代表者が直前に体調を崩し、学会への参加を中止した。そのことにより支出計画が変更になった。また近畿大学では実験の遂行が少し遅れたために支出が遅れた。

次年度使用額の使用計画

最終年度であるため、いくつかの国際学会に参加して成果を報告する予定であり、それらの旅費として支出を計画している。近畿大学では実験のための工具購入計画を立てている。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2017 2016

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Fatigue Crack Growth Simulation using S-version FEM : Application to Interacting Subsurface Cracks2017

    • 著者名/発表者名
      A. Takahashi, A. Suzuki, M. Kikuchi
    • 雑誌名

      Key Engineering Materials

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crack growth simulation in heterogeneous material by S-FEM and comparison with experiments2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Kikuchi, Yoshitaka Wada, Yulong Li
    • 雑誌名

      Engineering Fracture Mechanics

      巻: 167 ページ: 239-247

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Proximity factor on transformation from subsurface to surfacae flaw.2016

    • 著者名/発表者名
      Kunio Hasegawa, Yinsheng Li, Ryousuke Serizawa, Masanori Kikkuchi, Avlery Lacroix
    • 雑誌名

      ScienceDirect

      巻: - ページ: -

    • DOI

      http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Sampling method in porbabilistic S-version finite elelement analysis for initial flaw size2016

    • 著者名/発表者名
      M.R.M. Akramin, A.K. Ariffin, M. Kikuchi, S. Abdullah
    • 雑誌名

      Journal ofthe Brazilian Society of Mechanial Sciences and Engineering

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1007/s40430-016-0549-z

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] CAEにおけるディープラーニング活用のための一考察(重合メッシュ法によるき裂進展挙動学習について)2017

    • 著者名/発表者名
      和田義孝、榊原直樹
    • 学会等名
      防災科学技術研究所平成28年度数値振動台建築WG
  • [学会発表] CAEにおけるディープラーニング活用のための一考察(ディープラーニングによるき裂進展挙動予測)2016

    • 著者名/発表者名
      和田義孝、榊原直樹
    • 学会等名
      第48回関西CAE懇話会
    • 発表場所
      京都大学吉田キャンパス(京都府京都市)
    • 年月日
      2016-10-21
    • 国際学会
  • [学会発表] S-version FEM analysis of Fatigue Crack Grwoth and Interactiono of Subsurface Cracks2016

    • 著者名/発表者名
      A. Suzuki, A. Takahashi, M. Kikuchi
    • 学会等名
      10th International Conference on Fracture & Strength of Solids
    • 発表場所
      東京理科大学金町校舎(東京都)
    • 年月日
      2016-08-29
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiple Subsurface Crack Growth Simulation using S-version FEM2016

    • 著者名/発表者名
      A. Takahashi, M. Kikuchi, A. Suzuki
    • 学会等名
      Symposium on Mechanics in Materials and Structures (SDMMS)
    • 発表場所
      UKM, Bangi, Malaysia
    • 年月日
      2016-08-09
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] S-verstion Finite Element Simulation of Fatigue Crack Growth Behavior of Interacting Subsurface Cracks.2016

    • 著者名/発表者名
      A. Suzuki, A. Takahashi, M. Kikuchi
    • 学会等名
      Symposium on Mechanics in Materials and Structures (SDMMS)
    • 発表場所
      UKM, Bangi, Malaysia
    • 年月日
      2016-08-09
    • 国際学会
  • [学会発表] Fatigue Crack Growth Analysis of Interacting Subsurface Cracks using S-version FEM2016

    • 著者名/発表者名
      A. Suzuki, A. Takahashi, M. Kikuchi
    • 学会等名
      ASME PVP conference 2016
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
    • 年月日
      2016-07-19
    • 国際学会
  • [学会発表] 重合メッシュ法を用いた表面近傍における疲労き裂進展解析2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木彩香、高橋昭如、菊池正紀
    • 学会等名
      第21回計算工学会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-06-01
  • [学会発表] Multiple subsurface crack growth simulation using S-version FEM2016

    • 著者名/発表者名
      Masanori Kikuchi
    • 学会等名
      Asian Society for Integrity of Nuclear Components
    • 発表場所
      長崎クラウンプラザホテル(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2016-04-13
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16  

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