| 研究課題/領域番号 |
62550075
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| 研究種目 |
一般研究(C)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
材料力学
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| 研究機関 | 神戸大学 |
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研究代表者 |
冨田 佳宏 神戸大学, 工学部, 助教授 (10031147)
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| 研究分担者 |
多田 幸生 神戸大学, 工学部, 助教授 (70135812)
進藤 明夫 神戸大学, 工学部, 教授 (30031040)
北川 浩 大阪大学, 工学部, 教授 (30029095)
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| 研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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| キーワード | 塑性不安定 / 熱粘弾塑性構成式 / 計算力学 / 延性破壊挙動 / 薄板の成形 / 変形の局所化 / 断熱せん断帯 / 高速変形挙動 |
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| 研究概要 |
本研究では計算力学的な手法を用いて高速変形を受ける材料の塑性不安定及び変形の局所化現象と、常温・準静的な場合におけるそれらとの違いを明らかにし、不安定あるいは変形の局所化発生限界を予知する手法を確立することを目的としている。このような材料の変形挙動は、応力状態、変形速度ならびに変形による熱発生と移動などに極めて敏感であり、数値シミュレーションを援用した研究においてもこれらを十分考慮する必要がある。
まず、3次元状態においても現実的に実行可能な計算時間内にシミュレーションを行うことは、この種の研究を実施するために必要不可欠である。本研究では、低減積分によって得られた剛性マトリクスにゼロエネルギーモードの発生を抑える安定化マトリクスを加えて、非圧縮性あるいは非圧縮性に近い変形を数値計算上の不安定を伴うことくな効率よく解析できる有限要素法を定式化した。さらに、並列処理を導入し、従来の選択低減積分による計算速度を60倍に高速化した。これにより、実用的な解析時間で3次元変形の局所化のシミュレーションが可能となった。
つぎに、材料の非可逆変形に伴う熱発生と材料の軟化により異なる変形形態を調べるために、J2変形理論による粘塑性体の構成式とAsaroの結晶のすべりモデルから導出された構成式に材料の温度依存性を加えることにより新しく現象論的塑性モデルと物理的塑性モデルを提案した。これら2つの構成式を有限要素プログラムに導入し、2、3次元ブロックの引張り、圧縮、円管、切欠き材、薄板の変形過程の有限要素シミュレーションによって、材料特性、温度依存性、変形による熱発生と熱伝導、構成式の形式の差及び寸法が不安定変形及び変形の局所化に及ぼす影響を明らかにした。
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