Computational homogenization of soft composite plates and shells toward elucidating high-order geometrical pattern transformation

软复合材料板壳的计算均质化以阐明高阶几何图案变换

基本信息

批准号：
22K14142
负责人：
松原成志朗
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

今年度は，当該研究の基軸となるIsogeometric解析手法に関して方法論の構築，およびプログラムの整備を行った．具体的には，（a）非圧縮・微圧縮性固体の応力・変形解析をロバストかつ精確に実施するためのB-spline基底関数を用いた再分割安定化法の構築と実装，および（b）軟質固体の高次幾何パターン変態機構を予測するためのIsogeometric解析手法に基づく分岐座屈解析法の実装に取り組んだ．（a）は，非圧縮・微圧縮性による数値計算の不安定性を解消するために，B-spline基底関数の再分割特性を活かし，解析モデルのメッシュや補間関数の次数を自由度ごとに変える方法である．本安定化法は，数値計算の数学的な安定性条件を満足し，実際に例題を通して，非圧縮・微圧縮性固体の応力・変形解析がロバストに実施可能であることを確認した．本手法によって当該研究に関係する軟質・生体材料のリアリスティックな材料挙動を考慮した応力・変形挙動の予測が可能になったといえる．現状，熱・機械連成問題への拡張も終えており，本成果は今年度に論文として国際誌へ投稿する予定である．一方，（b）では，硬質膜と軟質基盤からなる系を対象とし，圧縮負荷に対して誘起されるリンクルパターンを予測するためのIsogeometric分岐座屈解析法を実装した．本研究ではケーススタディを実施し，基底関数の高次化によって有限要素法よりも少ないメッシュ数で効率的に高精度な解を得ることができることを示した．得られた成果は，今年度に論文として国内誌に投稿する予定である．

今年，我们已经构建了一种方法，并制定了有关该方法的iSODETRIC分析方法的程序，该方法是研究的核心。具体而言，我们已经使用B型基础函数来构建和实施细分稳定方法，以鲁棒和准确地实施不压缩的，可压缩的固体的压力和变形分析，以及（b）基于分支屈曲分析方法，基于等值分析方法，以预测高阶几层固体变换的高级测量模式的机制。（a）是一种通过利用B型基础函数的细分特征来改变每个自由度的分析模型的网格自由度和分析模型的插值函数的方法，从而消除了由于不可压缩和良好的可压缩性而导致的数值计算的不稳定性。这种稳定方法满足了数值计算的数学稳定性条件，并确认可以通过示例强稳定地对未压缩，可压缩的固体进行应力和变形分析。这种方法使您可以考虑到涉及的软材料和生物材料的现实材料行为，以预测压力和变形行为。目前，已经完成了对热和机械耦合问题的扩展，结果计划于今年作为论文提交给国际期刊。另一方面，在（b）中，我们实施了一种等几何分支屈曲分析方法，用于预测由压缩负载引起的皱纹模式，以针对由硬膜和软基板组成的系统。在这项研究中，我们进行了一项案例研究，并证明，通过增加基础功能的顺序，高度精确的解决方案可以通过更少的网格有效地获得，而不是有限元方法。获得的结果将在本财年作为论文提交日本日报。

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

弾性体に誘起するクリースの発生と伝播の有限要素解析

弹性体折痕产生和传播的有限元分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seishiro Matsubara;Akira Takashima;So Nagashima;Shohei Ida;Hiro Takana;Makoto Uchida;Dai Okumura;平川明莉，松原成志朗，永島壮，奥村大;松原成志朗，村松亮，永島壮，奥村大;松原成志朗，永島壮，伊田翔平，田中展，内田真，奥村大;松原成志朗，星亮吾，永島壮，奥村大
通讯作者：
松原成志朗，星亮吾，永島壮，奥村大

2 層構造体のリンクル解析に対する Isogeometric 分岐座屈解析法の基礎的検討

两层结构皱纹分析等几何分叉屈曲分析方法基础研究

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seishiro Matsubara;Akira Takashima;So Nagashima;Shohei Ida;Hiro Takana;Makoto Uchida;Dai Okumura;平川明莉，松原成志朗，永島壮，奥村大
通讯作者：
平川明莉，松原成志朗，永島壮，奥村大

過渡膨潤過程におけるポリアクリルアミドゲルの粘弾性特性評価

聚丙烯酰胺凝胶瞬态溶胀过程中粘弹性的评价

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seishiro Matsubara;Akira Takashima;So Nagashima;Shohei Ida;Hiro Takana;Makoto Uchida;Dai Okumura;平川明莉，松原成志朗，永島壮，奥村大;松原成志朗，村松亮，永島壮，奥村大;松原成志朗，永島壮，伊田翔平，田中展，内田真，奥村大
通讯作者：
松原成志朗，永島壮，伊田翔平，田中展，内田真，奥村大

微圧縮非弾性材料の熱・機械強連成解析

微压缩非弹性材料的热力耦合分析

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Seishiro Matsubara;Akira Takashima;So Nagashima;Shohei Ida;Hiro Takana;Makoto Uchida;Dai Okumura;松原成志朗，村松亮，永島壮，奥村大
通讯作者：
松原成志朗，村松亮，永島壮，奥村大

TIME-SWELLING SUPERPOSITION PRINCIPLE FOR THE LINEAR VISCOELASTIC PROPERTIES OF POLYACRYLAMIDE HYDROGELS

聚丙烯酰胺水凝胶线性粘弹性性能的时间膨胀叠加原理

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
Advanced Structured Materials
影响因子：
0
作者：
S. Matsubara;A. Takashima;S. Nagashima;S. Ida;H. Tanaka;M. Uchida;D. Okumura
通讯作者：
D. Okumura