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2010 年度 実績報告書

拡張有限要素法(X-FEM)による疲労き裂進展シミュレーションの実用化

研究課題

研究課題/領域番号 21560070
研究機関上智大学

研究代表者

長嶋 利夫  上智大学, 理工学部, 教授 (10338436)

研究分担者 末益 縛志  上智大学, 理工学部, 教授 (20134661)
キーワード拡張有限要素法 / 疲労き裂進展 / はく離 / 有限要素法 / パリス則
研究概要

本年度は,レベルセット法を用いた拡張有限要素法(レベルセットX-FEM)を実用問題に適用するために,レベルセットX-FEMに基づく応力解析プログラムを整備した.X-FEM解析においては不連続性を有する変位関数が用いられるが,このような場合にも確実に数値積分を実施できるように,要素を積分領域に自動的に分割する技術の開発を行った.また、き裂進展解析に不可欠である拡充節点の自動的設定技術の開発も行った.これらの技術を開発プログラムに実装した,開発プログラムは二次元ソリッド要素X-FEM解析プログラム(XT2D),三次元ソリッド要素X-FEM解析プログラム(XT3D),CFRP積層複合材料構造用三次元ソリッド要素X-FEM解析プログラム(XSOLID),CFRP積層複合材料構造用三次元シェル要素X-FEM解析プログラム(XSHELL)である.これらの開発プログラムの検証解析を実施し,その結果を参照解や従来のFEM解析結果,さらには汎用FEMコードによる結果と比較することによってその妥当性を検証した.とくに接着面にはく離を想定したCFRP製補強材構造の応力解析に,積層ソリッド要素およびシェル要素を用いたX-FEMを適用し,その有効性を確認することができた.また、X-FEM解析結果の可視化処理方法について検討するために,XT2DおよびXT3Dの解析結果を用いた可視化処理の検討も実施した.以上の研究成果の一部は、学会講演会で講演発表を実施した.

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2010

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] X-FEM analyses of a thin-walled composite shell structure with a delamimation2010

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T., Suemasu, H.
    • 雑誌名

      Computers and Structures

      巻: 88 ページ: 549-557

    • 査読あり
  • [学会発表]2010

    • 著者名/発表者名
      川本裕貴
    • 学会等名
      第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見市,北海道
    • 年月日
      2010-09-25
  • [学会発表] シェルモデルに対するX-FEM応力解析における拡充関数2010

    • 著者名/発表者名
      長嶋利夫
    • 学会等名
      第23回計算力学講演会
    • 発表場所
      北見市,北海道
    • 年月日
      2010-09-24
  • [学会発表] Stress analyses of a CFRP stiffened panel with a delamination by X-FEM using shell elements2010

    • 著者名/発表者名
      Nagashima, T., Suemasu, H
    • 学会等名
      9th World Congress on Computational Mechanics/4th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Sydney, Australia
    • 年月日
      2010-07-22

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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