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変形に依存する外荷重を考慮した有限変形理論とその電磁構造問題への応用

考虑取决于变形的外部载荷的有限变形理论及其在电磁结构问题中的应用

基本信息

批准号：
04650094
负责人：
西口磯春
金额：
$ 1.02万
依托单位：
Kanagawa Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,構造変形と電磁場の連成問題を取り扱うための理論を確立するとともに,それに基づく有限要素定式化を行うことを目的として行った.平成4年度に得られた成果は以下の通りである.1.通常,電磁場の支配方程式であるMaxwell方程式は空間固定の座標系で表現されており,電磁場の有限要素定式化もこれに基づいている.しかし,構造の変形との連成を考慮する場合はこのようなEuler表示では定式化が困難である.このため,物質固定の座標系に基づくMaxwell方程式の弱形式を求めた.従来の電場,磁束密度,磁場などが空間形式(spatial form)であるのに対し,本定式化ではこれらの物質形式(material form)を定義し,Maxwell方程式の弱形式はこれらの物質形式で表現される.これに関連して,空間形式と物質形式との対応には構造の大変形理論との類似性,differential geometoryとの関連等を指摘した.2.上述のMaxwell方程式および仮想仕事の原理式(釣合方程式の弱形式)が連成問題の有限要素定式化の基礎式となるが,本研究では,大変形解析におけるUpdated Lagrangian Formulationの拡張にあたる増分形式の定式化を提案した.特に,強磁性体などのように履歴効果が存在する場合にこの定式化が有効である.3.従来の弾塑性有限要素定式化において,静水圧による変形や圧延問題で荷重が変形に依存する場合に,荷重補正マトリックスが必要となることが知られている.本研究で対象としている電磁場と構造の連成問題では電磁力が構造の変形に依存するため,表面力および体積力が変形に依存する場合の一般化した表式を求めた.

In this paper, the structure of electromagnetic field is studied. The theory of electromagnetic field is established. 1. In general, the governing equations of electromagnetic field are expressed in a fixed coordinate system in space, and the finite element formulation of electromagnetic field is based on the following equations. The structure of the structure and the shape of the connection are considered. A weak form of Maxwell equation is obtained from the fixed coordinate system of matter. The incoming electric field, magnetic beam density and magnetic field are expressed in spatial form. The formulation defines the material form. The weak form of Maxwell's equation is expressed in material form. 2. The Maxwell equation and the principle equation (weak form of the equation) of the problem of finite element formalization are proposed in this study. In particular, this formulation is effective when the performance effect of ferromagnetic materials exists. 3. In the past, due to the formulation of plastic finite elements, it is known that load correction is necessary when the deformation and delay problems of hydrostatic pressure depend on the deformation of the load. In this paper, the problem of electromagnetic field structure connection is studied. The electromagnetic force is dependent on the structure, and the surface force is dependent on the volume force.