重合メッシュ法を用いた3次元き裂の進展解析に関する研究

聚合网格法三维裂纹扩展分析研究

• 批准号: 03J11059
• 负责人: 中住 昭吾
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J11059/
• 关键词: 有限要素法; 計算力学; 3次元き裂; き裂進展; 重合メッシュ法; メッシュフリー; き裂; 進展; XFEM

Belytschkoらが提案した定式に基づいてXFEM(Extended Finite Element Method)の解析プログラムを作成した.それを用いて斜めき裂の例題(2次元線形問題)を解析し,解析精度の検証を行った。その結果,十分な精度の解が得られることを確認した.次にこのXFEMを重合メッシュ法と結合させたプログラムを作成し、それを用いてフィレット部分に発生したき裂のモデルを解析した.その際,計算領域に与える境界条件を変化させると,それに対応してき裂伝播経路が変化することを確認した.これにより2次元の問題では本研究の目標が達せられたことが確認された.次に解析の3次元化に着手した.まずXFEMの定式化を3次元用に変更し,作成したプログラムを用いて基本的な例題(無限体中の円形き裂,斜め円形き裂,半円表面き裂)を解析した.その結果,得られた応力拡大係数の精度はあまり高くないことが判明した.その原因は大きく分けて、き裂に関する部分と重合メッシュ法に関する部分とに分けられた。き裂に関しては、応力拡大係数を直接変位法により求めたことがその原因と推察され、直接変位法に代わってJ積分による応力拡大係数の評価が必要であるとの認識に達した.また重合メッシュ法に関する問題点としては、グローバルモデルとローカルモデルの連成項の積分方法に原因があると考えられた。そこでこの計算式を、グローバルモデルの要素とローカルモデルの要素の重なりの共通部分ごとに区切ることが必要と判断された。積分計算を、重なりの共通領域ごとに分割して行うと、解析結果の誤差ノルムが、積分点数に依存せず一定になることがわかった.

Belytschko ら が proposal し た stereotypes に base づ い て XFEM (Extended Finite Element Method) の parsing プ ロ グ ラ ム を made し た. そ れ を with い て inclined め き crack の sample (2 dimensional linear problem) を parsing し, analytical precision の 検 line card を っ た. そ の results, very が の な precision solution to ら れ る こ と を confirm し た. Time に こ の XFEM を overlap メ ッ シ ュ method combining と さ せ た プ ロ グ ラ ム を し, consummate そ れ を with い て フ ィ レ ッ ト part に 発 raw し た き crack の モ デ ル を parsing し た. そ の interstate, computing に and え を る boundary conditions - the さ せ る と, そ れ に 応 seaborne し て き crack 伝 sowing が 経 road - the す る こ と を confirm し た. こ れ に よ り 2 dimensional の problem で は が の target of this study せ ら れ た こ と が confirm さ れ た. Analytical の に 3 dimensional change に to し た. ま ず XFEM の demean を three yuan with に - more し, consummate し た プ ロ グ ラ ム を with い て basic な examples (の in infinite body has drifted back towards ¥ き crack, oblique め has drifted back towards ¥ き crack, half き has drifted back towards ¥ surface crack) を parsing し た. そ の results, have ら れ た 応 force company, big coefficient の precision は あ ま り high く な い こ と が.at し た. そ の cause は き く points け て, き に masato す る part と overlap メ ッ シ ュ method に masato す る part と に points け ら れ た. き crack に masato し て は, 応 company, potent coefficient を - a method directly に よ り o め た こ と が そ の reason push と examine さ れ, direct - a method に わ っ て J integral に よ る 応 force company, big coefficient の review 価 が necessary で あ る と の know に da し た. ま た overlap メ ッ シ ュ method に masato す る problem point と し て は, グ ロ ー バ ル モ デ ル と ロ ー カ ル モ デ ル の connect item The integral method に reason があると test えられた. そ こ で こ の formulas を, グ ロ ー バ ル モ デ ル の elements と ロ ー カ ル モ デ ル の elements の heavy な り の common part ご と に area cut る こ と が と judgment necessary さ れ た. Integral を, heavy な り の common areas ご と に segmentation し て line う と, error parsing results の ノ ル ム が, points に dependent せ ず must に な る こ と が わ か っ た.

项目成果

重合メッシュ法とX-FEMによる3次元き裂解析に関する考察

使用聚合网格法和 X-FEM 进行 3D 裂纹分析的思考

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本計算工学会計算力学講演会論文集 9巻1号
• 作者: 中住昭吾;鈴木克幸;大坪英臣
• 通讯作者: 大坪英臣

重合メッシュ法とXFEMを用いたき裂の進展解析

使用聚合网格法和 XFEM 进行裂纹扩展分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本造船学会論文集 195号
• 作者: 中住昭吾;鈴木克幸;大坪英臣
• 通讯作者: 大坪英臣

重合メッシュ法とX-FEMを用いたき裂の進展解析

使用聚合网格法和 X-FEM 进行裂纹扩展分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: 日本造船学会講演会論文集 第4号
• 作者: 中住昭吾;鈴木克幸;大坪英臣
• 通讯作者: 大坪英臣

榛村太亮, 鈴木克幸, 大坪英臣, 中住昭吾: "重合メッシュ法のローカル領域の重なりに関する検討"日本計算工学会計算工学講演会論文集. 8. 227-230 (2003)

Taisuke Harumura、Katsuyuki Suzuki、Hideomi Otsubo、Shogo Nakazumi：“聚合网格方法中局部区域重叠的研究”日本计算工程学会计算工程学会议记录 8. 227-230 (2003)。

Crack growth analysis using mesh superposition technique and X-FEM

使用网格叠加技术和 X-FEM 进行裂纹扩展分析

• 发表时间: 2004
• 期刊: Proceedings CD-ROM of the Sixth World Congress on Computational Mechanics in conjunction with the Second Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics
• 作者: Shogo NAKASUMI;Katsuyuki SUZUKI;Hideomi OHTSUBO
• 通讯作者: Hideomi OHTSUBO