| 研究課題/領域番号 |
25630007
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
大西 有希 東京工業大学, 情報理工学(系)研究科, 助教 (20543747)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | 平滑化有限要素法 / ロッキングフリー / 大変形 / メッシュリゾーニング |
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| 研究実績の概要 |
任意形状物体に対する大変形メッシュリゾーニング解析を実現するため，四面体要素のみを用いてロッキングを回避することが出来る新たな平滑化有限要素法(Smoothed Finite Element Method: S-FEM)の提案と開発を行った．
本研究課題において昨年，著者はdev/hydスプリットを行うselective S-FEMを提案・開発し，多くの現実的な超大変形問題において実用的な解析精度を持つことを示した． しかし，selective S-FEMには「1. 材料モデルの制約」，「2. 圧力振動」，「3. 角部のロッキング」の計３つの大きな欠点が残されており，特に微圧縮性を示すゴム材料等の解析における圧力振動の問題は比較的重大な問題となることを本年の研究にて明らかにした．
Selective S-FEMの３欠点を克服するため，2014年に他グループより提唱されたhat-enhanced edge-based S-FEM (hES-FEM)の開発とその精度検証を行った． そして，hES-FEMは３次元解析において圧力振動を抑制出来ないこと，比較的軽度の大変形で収束困難に陥ってしまうこと，未知数の数が約６倍に跳ね上がってしまうこと等の問題点を明らかにした．
さらに，著者はF-bar aided edge-based S-FEM (F-barES-FEM)を提案・開発し，selective S-FEMの３欠点克服のための独自の研究成果を示した． F-barES-FEMに関する基本的な性能評価を行い，selective S-FEMの３欠点をF-barES-FEMにより克服できる可能性が高いことを複数の解析例により示した． F-barES-FEMはhES-FEMの持つ上記の問題点を有しないことも明らかとなっており，今後の発展が見込まれる有望な手法であると考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初の計画では，既に開発済みであったselective S-FEMのコード洗練，接触解析機能の追加，およびゴム材料の大変形実験による検証を目標としていた． しかし，研究実績の概要に示した通り，本年度の研究によりselective S-FEMに比較的重大な欠点があることが明らかとなった為，計画の変更を行った． 欠点を克服するための手法改良を実施してF-barES-FEMなる新たな有望手法の提案・開発とコード洗練を達成した一方，当初計画の残る２項目を遂行することは出来なかった． 有望な新手法のコードを利用して次年度中にある程度遅れを取り戻せる見込みがあるため，総合的にみて「やや遅れている」と判断した．
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| 今後の研究の推進方策 |
平成27年計画では，まず新手法であるF-barES-FEMの詳細な精度評価と性能評価を行う．その評価結果に問題がなければ，次にペナルティー法に基づく接触解析機能の追加を行う．最後にゴム材料の大変形実験または樹脂材料の熱ナノインプリント実験を通じた検証を協力企業と共に行い，本研究課題の成果の産業応用の第一歩となる成果を得ることを目指す．
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