フリーメッシュ法による発展型CAE基盤ソフトウェアの開発

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13355005
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 関東 康祐 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (60177764)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀江 知義 九州工業大学, 情報工学部, 教授 (40229224) ; 奥田 洋司 東京大学, 人工物工学研究センター, 助教授 (90224154) ; 矢川 元基 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (40011100) ; 伊良波 繁雄 琉球大学, 工学部, 助教授 (30045025) ; 酒井 譲 横浜国立大学, 教育人間科学部, 教授 (90114975)
• Keywords: 有限要素法 / フリーメッシュ法 / CAE / オブジェクト指向 / フリーソフト / 構造解析 / 流体解析 / 並列解析

Research Abstract

本研究は、領域分散並列型フリーメッシュ法に基づくCAEソフトウェアを生成するためのプラットフォーム的ソフトウェアを開発し、これをフリーソフトとして公開することを目的として、本年度は昨年度作成されたアルファ版相当のプロトタイプを改良し,フリーウェアとして公開した。本ソフトの機能として,構造解析機能のほか,独自のプレ,ポスト機能を有するほか,スペインカタルニア工科大学の国際計算工学センターで開発されたプレ-ポストプロセッサであるGiDとの接続機能を持つ。その他、以下の研究を行った。
・包装法(Gift Wrapping Method)に基づく準拘束デローニ分割を導入することにより,高速な並列処理が可能な局所要素作成アルゴリズムを開発した。これにより,従来法では作成することができなかった内部き裂を有する材料などのモデル化が可能となった。
・コンクリート構造物の三次元解析への適用に関して、四面体高精度要素の開発を行い精度特性を明らかに、これを用いたフレッシュコンクリートの三次元流動解析ソフトを開発した。さらに、コンクリートを骨材とモルタルの二相材料として解析する三次元解析モデルを開発し、アルカリ骨材反応によるコンクリートひび割れ,コンクリート円柱試験体の三次元ひび割れ解析等耐久性の問題やコンクリートの基礎的な諸問題の研究を進めた。
・動的解析への適用の一例として,3次元非定常熱伝導問題解析FMMプログラムを開発し,サンプル解析を行い,その妥当性を検証した。
・2次元き裂伝播解析FMMプログラムを開発した。FMMプログラムにおけるJ積分評価法を開発し,FEM解と比較し,その妥当性を検証した。

Research Products

• [Publications] 松原, 伊良波, 富山, 矢川: "回転自由度を有する3次元要素を用いたフリーメッシュ法"コンクリート工学年次論文集. 25・2. 67-72 (2003)
• [Publications] 山城, 松原, 伊良波, 富山: "骨材とモルタルで2相モデル化したコンクリートの3次元フリーメッシュ法解析"コンクリート工学年次論文集. 25・2. 169-174 (2003)
• [Publications] 吉野, 稲葉, 矢川, 藤澤: "節点処理型有限要素法による完全自動のき裂進展解析システム"日本機械学会論文集(A編). 69・687. 4-10 (2003)
• [Publications] 富山, 伊良波, 山田, 松原, 矢川: "フリーメッシュ法によるフレッシュコンクリートの流動解析法に関する研究"土木学会論文集V巻. V-61-746. 91-101 (2003)
• [Publications] T.Fujisawa, G.Yagawa: "Node-based finite element method for large-scale adaptive fluid analysis in parallel environments"Int.Conf.Supercomputing in Nuclear Applications. 96 (2003)
• [Publications] 仲間, 関東, 安藤, 矢川: "オブジェクト指向設計による並列フリーメッシュ法ソフト開発"日本機械学会論文集(A編). 70・689. 17-22 (2004)