並列ペリダイナミクスによる大規模接触破壊シミュレーションの実現

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K11857
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分60100:計算科学関連
• 研究機関: 豊田工業大学
• 研究代表者: 椎原 良典 豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90466855)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 粒子法 / 接触 / 破壊 / ペリダイナミクス

研究成果の概要

本研究では，接触破壊問題の解析が可能な粒子法ベースのシミュレーション手法，NOSBペリダイナミクスの確立を目的として研究を実施した．その成果は，(1) 重み関数法による接触計算の高度化，(2) 速度粘性法による数値計算安定化，(3) これら手法による接触破壊問題の実現，の3点にある．一軸引張り問題等の基本的な問題において重み関数法と速度粘性計算の妥当性を検証し，手法として確立した．また，それらの手法を平板への円筒の貫入問題と小球衝突による積層板の剥離問題に適用し，実験結果との比較を通じてその妥当性・有用性を立証した．

自由記述の分野

機械工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究課題は，NOSBペリダイナミクスによる実用的な接触衝撃破壊シミュレーションをはじめて実現した．ペリダイナミクスによる同様のシミュレーションはNOSB以外の定式で行われているものの，その材料モデルは高度な材料非線形に対応できない．本手法は，(1) これまでに蓄積された豊富な構成則データベースを利用可能な上で，(2) 実験を模擬しうるレベルの接触破壊シミュレーションを実現した，という意味で大きなインパクトがある．本研究の成果物となるプログラムは，接触破壊が介在する様々な工業上の問題解決局面で利用される基軸的ツールへの発展が期待できる．