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2015 年度 実績報告書

陰的増分形釣合方程式に基づく大変形リゾーニング有限要素解析シミュレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 25630007
研究機関東京工業大学

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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード平滑化有限要素法 / 四面体要素 / 大変形解析 / ロッキングフリー / 圧力振動フリー / メッシュリゾーニング
研究実績の概要

昨年度見出された新しい有限要素定式化であるF-bar法を援用した四面体辺ベース平滑化有限要素法(F-barES-FEM-T4)について研究および実装を行った.F-barES-FEM-T4は四面体要素を用いて要るにも関わらず一切のロッキングを起こさず,従来の四面体要素を遥かに凌ぐ高精度な解を与えることを明らかにした.具体的には,種々の陰的静解析の解析例を通じて「1. 材料モデルの制約」,「2. 圧力振動」,「3. 角部のロッキング」全ての問題をF-barES-FEM-T4が解決していることを示した.これらの問題は四面体有限要素法(S-FEM-T4)の既存手法の中で最も高精度と考えられるSelective ES/NS-FEM-T4が有する問題点であり,本研究で提案されたF-barES-FEM-T4は四面体有限要素定式化の中で現状の世界最高精度を有していると言える.
加えて,F-barES-FEM-T4の動的問題への適用を行った.モード解析および陽/陰解法による時間進展解析を行い,陰的静解析の場合と同様,F-barES-FEM-T4が従来法を凌ぐ高精度な解を与えることを明らかにした.特に動的解析の中でも動的陽解法は混合型変分原理ハイブリッド要素が適用出来ないため,四面体要素で高精度な解を得ることが困難な問題であることが知られている.S-FEMをベースとするF-barES-FEM-T4は純粋な変位型有限要素法であるため,動的陽解法への適用にも全く制限がなく,産業上の有用性が高いことを示した.
また,メッシュリゾーニングについてもF-barES-FEM-T4にて実装を行った.他のS-FEM-T4と同様,F-barES-FEM-T4はメッシュリゾーニングとの親和性が良く,既存の四面体自動メッシュ生成と組み合わせることにより超大変形解析において有効であることを示した.

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 5件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Performance Evaluation of the Selective Smoothed Finite Element Methods using Tetrahedral Elements with Deviatoric/Hydrostatic Split in Large Deformation Analysis2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi, Kenji Amaya
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 63 ページ: 55--65

    • DOI

      10.11345/nctam.63.55

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Performance Evaluation of Smoothed Finite Element Methods with Tetrahedral Elements in Large Deformation Elasto-Plastic Analysis2016

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi
    • 学会等名
      The 22nd International Symposium on Plasticity and Its Current Applications (Plasticity2016)
    • 発表場所
      Kailua-Kona, USA
    • 年月日
      2016-01-06
    • 国際学会
  • [学会発表] F-barES-FEM-T4: a new finite element formulation of nearly incompressible solids with tetrahedral elements2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi
    • 学会等名
      The 3rd International Workshops on Advances in Computational Mechanics (IWACOM III)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-10-14
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 四面体要素を用いたF-bar aided edge-based smoothed finite element method (F-barES-FEM-T4) による微圧縮性材料の静的陰解法大変形解析2015

    • 著者名/発表者名
      大西有希, 天谷賢治
    • 学会等名
      第28回計算力学講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2015-10-10
  • [学会発表] 四面体要素を用いたF-bar aided edge-based smoothed finite element method (F-barES-FEM-T4) による微圧縮性材料の動的陽解法2015

    • 著者名/発表者名
      飯田稜也, 大西有希, 天谷賢治
    • 学会等名
      第28回計算力学講演会
    • 発表場所
      横浜市
    • 年月日
      2015-10-10
  • [学会発表] Application of Preconditioned Iterative Methods in Selective Smoothed Finite Element Methods with Tetrahedral Elements for Nearly Incompressible Materials2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi
    • 学会等名
      The 13th US National Congress on Computational Mechanics (USNCCM13)
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2015-07-29
    • 国際学会
  • [学会発表] F-bar aided edge-based smoothed finite element method with tetrahedral elements for large deformation analysis of nearly incompressible materials2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi
    • 学会等名
      The 6th International Conference on Computational Methods (ICCM2015)
    • 発表場所
      Auckland, New Zeland
    • 年月日
      2015-07-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 四面体要素に内部節点を追加した平滑化有限要素法による高精度大変形解析2015

    • 著者名/発表者名
      大西有希,天谷賢治
    • 学会等名
      第20回計算工学講演会
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      2015-06-08
  • [学会発表] Recent Advancement in Smoothed Finite Element Methods for Locking-free Analysis with Tetrahedral Elements2015

    • 著者名/発表者名
      Yuki Onishi
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Workshop on Computational Mechanics
    • 発表場所
      Pusan, Korea
    • 年月日
      2015-04-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 大西有希のウェブサイト

    • URL

      http://www.a.mei.titech.ac.jp/~yonishi/index-j.html

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公開日: 2017-01-06  

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