| 研究課題/領域番号 |
18K11341
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| 研究機関 | 上智大学 |
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研究代表者 |
長嶋 利夫 上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 計算力学 / 異種材界面 / J積分 / XFEM / 領域積分法 / クラッド鋼 |
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| 研究実績の概要 |
これまでに開発した三次元拡張有限要素法（XFEM）解析プログラムNLXFEM3Dstrctの実行を制御するプログラムを新たに開発し，異種材界面を含む構造物の疲労き裂進展解析が実行可能な解析システムを構築した．開発した解析システムはXFEMに基づいているため，１種類の有限要素モデルを準備するだけで良い．また，材料毎に異なる疲労き裂進展則（パリス則）を与えることができる．さらに，領域積分を実施するための積分領域が異種材界面に重ならない範囲で，それぞれの単一材料領域において応力拡大係数（K値）を算出し，それらの値を外挿することによって，異種材界面近傍における応力拡大係数（K値）を評価する．本システムを，異種材界面を含まない低合金鋼，クラッド材，および異種材界面を含むクラッド鋼材のCT試験片についての疲労き裂進展解析に適用した．解析結果については，別途実施している試験結果と比較を実施した．
一方，三次元伝熱XFEM解析プログラム：NLXFEM3Dheatと三次元熱応力XFEM解析プログラム：NLXFEM3Dstructを開発した．開発プログラムの定式化および検証結果について英文論文を執筆し，学術雑誌に投稿し採択された．
開発システムを用いて、異種材界面を含むクラッド鋼材のCT試験片を対象とした疲労き裂進展解析を実施し，き裂進展挙動について解析結果と試験結果を比較することによって妥当性の検証を実施している．現段階において，進展挙動が解析結果と試験結果に差異が認められるために，その原因について調査を進めている．
また、より複雑なき裂パターンに対する三次元XFEM解析に対応するために、ヘビサイド関数だけを拡充した二次元四角形要素のXFEM解析手法に関する英文論文を執筆し，学術雑誌に投稿し採択された．
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| 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
妥当性の検証を除けば、ほぼ予定通り
研究に必要な定式化、基本ソフトウェアの開発整備は終了した．開発したプログラムおよび解析システムを用いてクラッド鋼材のCT試験片を対象としたき裂進展解析を実施し，その結果を試験結果と比較することにより，解析の妥当性の検証を試みている．パリス則のパラメータを調整することにより、試験結果と概ね整合した解析結果が得られるようになった．
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| 今後の研究の推進方策 |
CT試験片を対象としたき裂進展解析について，妥当性の検証を完了させる．比較対象の再実験結果を用いるとともに、解析手法および解析システムの見直しを実施し、再解析を試みる．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
2020年度に続き2021年度も、コロナ禍のため成果発表のための国際学会、国内学会への出張予定が中止になったため、計画通り予算執行ができなかった．2022年度は，成果発表の方法を見直すとともに，妥当性の検証作業を一層進めるために、外注費の支出に振り替えることを検討する．
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