Development of prediction system for mechanical properties of multi-material structures by data assimilation and multiscale-multiphysics analysis

通过数据同化和多尺度多物理分析开发多材料结构力学性能预测系统

• 批准号: 21K03776
• 负责人: 岸本 喜直
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo City University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03776/
• 关键词: 機械材料・材料力学; 逆問題; マルチマテリアル; マルチスケール; マルチフィジックス

本研究は直接測定が困難な接合部界面におけるミクロスケールの応力分布や表面性状を，直接測定が容易なマクロスケールの固有振動数と減衰比から逆解析的に同定するとともに，データ同化によって実時間で数理モデルの再現性を向上しながら，系全体の力学パラメータの時系列変化を予測するシステムの構築を目指している．２０２２年度はまず，２０２１年度の課題となっていたボルト・ナットに種々の締付力を与えた状態で腐食させた場合における試験片の接合面の状態と固有振動数の変化を調べた．その結果，ある程度の締付力が与えられていれば，塩水の侵入の程度に大きな差はみられなかった．次に当初の研究実施計画にしたがって接合部界面における異材の影響を調査した．具体的には，鋼板二枚を接着剤で接着したうえで八組のボルト，ナット，座金を用いて締結した試験片を用意して打撃試験を実施した．並行して本予測システムを用いて試験片の固有振動数を予測した．打撃試験で得られた固有振動数は，本予測システムによる予測値よりも高く，締付力の変化に対してほぼ一定であり，接合界面の無い一体物の試験片の固有振動数と同程度であった．この原因として，接合部界面の凹凸に接着剤が入り込むことで界面剛性が増加したことが考えられ，接合部の界面剛性は一体物の試験片に近づくことが示唆された．このメカニズムの解明ならびに本予測システムにおける数理モデルの改良が今後の課題となった．

This study は directly が difficult な joints interface に お け る ミ ク ロ ス ケ ー ル の 応 force distribution や surface properties を, direct determination of が easy な マ ク ロ ス ケ ー ル の natural vibration number と damping ratio か ら inverse resolution に be す る と と も に, デ ー タ assimilation に よ っ て be time で mathematical モ デ ル の reproducibility を し upward な が ら, In the overall <s:1> mechanics パラメ タ タ タ <s:1>, the series of changes を are pre-measured するシステム <s:1>, the construction of を is carried out, and the objective is て て る る. 2022 annual は ま ず, 2021 annual の subject と な っ て い た ボ ル ト · ナ ッ ト に kind 々 の associating FuLi を and え た state で saprophagous さ せ た occasions に お け る test piece の joint surface の state と natural vibration number の variations change を adjustable べ た. そ の results, あ る degree の associating FuLi が and え ら れ て い れ ば, salt water の intrusion degree の に き な poor は み ら れ な か っ た. The に initial <s:1> research implementation plan に たがって たがって joint interface における foreign material <s:1> impact を investigation <e:1> た た. Specific に は, steel plate 2 を tonic で then went し た う え で eight groups の ボ ル ト, ナ ッ ト, a gold を use い て concluded し た test piece を intention し て play shock test を be applied し た. Parallel て て this pretest システムを is pretested with the <s:1> て of the test piece and the <s:1> natural vibration number を. Play shock test で have ら れ た natural vibration は, this can be シ ス テ ム に よ る to measure numerical よ り も high く, associating FuLi の variations change に し seaborne て ほ ぼ certain で あ り, joint interface の without い one thing の test piece の with degree of natural vibration for と で あ っ た. "こ の reason と し て, joints interface の is concave and convex に tonic が in り 込 む こ と で interface rigid が raised plus し た こ と が exam え ら れ, interface rigid joints の は one thing の test piece に nearly づ く こ と が in stopping さ れ た. <s:1> メカニズム メカニズム explains that the ならびに pre-tested システムにおける mathematics and physics モデ モデ <s:1> are improved が for future <s:1> topics となった.

项目成果

Simple modeling for stiffness evaluation of bolted joints using interfacial element

使用界面单元评估螺栓接头刚度的简单建模

• 发表时间: 2022
• 作者: Yoshinao Kishimoto;Yukiyoshi Kobayashi
• 通讯作者: Yukiyoshi Kobayashi

界面の力学に基づいたねじ締結部の剛性シミュレーション

基于界面力学的螺钉紧固件刚度模拟

• 发表时间: 2022
• 期刊: 自動車技術
• 作者: Kenichi Masuda;Sotomi Ishihara;Noriyasu Oguma;Minoru Ishiguro and Yoshinori Sakamoto;岸本喜直
• 通讯作者: 岸本喜直