Eulerian有限要素法による破断を考慮した構造部材の性能評価に関する研究

本研究の目的は,破断を考慮した終局状態でのより発展的な構造部材の性能評価を有限要素法によって行うことである.従来の固体・構造の有限要素解析においでは,計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法が用いられてきた.しかし,Lagrangian解法による有限要素解析では,二重節点などの特別な方法を用いない限り,固体の破断そのもののシミュレートは不可能である.計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法に対して,Eulerian解法では空間に固定された計算メッシュを越えて物質点が移動する.Eulerian解法を用いた有限要素解析を行うことによって,特別な方法を導入することなく自由境界面の生成が実現でき,結果的に破断等のシミュレートが可能となる.平成16年度は以下の成果を得た.(1)高精度移流スキームの導入昨年度までの解析コードの移流スキームでは1次の風上差分法を用いていたのに対して,高次オーダーの風上差分法やさらには安定化有限要素法による移流スキームを導入した.(2)ボクセル解析ボクセル解析法とEulerian有限要素法とを融合して形状モデリングの手間を大幅に低減した.(3)破断条件の検討これまでに提案されている破断条件を参考にして,本研究において有効な破断条件および破断条件に取り入れるべきパラメーターの選択等を検討した.(4)構造部材の破断挙動と延性に関するシミュレーション開発した解析コードにより,構造部材の破断を考慮した延性等の性能評価を行った.

本研究の目的は,破断を考慮した終局状態でのより発展的な構造部材の性能評価を有限要素法によって行うことである.従来の固体・構造の有限要素解析においでは,計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法が用いられてきた.しかし,Lagrangian解法による有限要素解析では,二重節点などの特別な方法を用いない限り,固体の破断そのもののシミュレートは不可能である.計算メッシュが物質点の変形に追従するLagrangian解法に対して,Eulerian解法では空間に固定された計算メッシュを越えて物質点が移動する.Eulerian解法を用いた有限要素解析を行うことによって,特別な方法を導入することなく自由境界面の生成が実現でき,結果的に破断等のシミュレートが可能となる.平成16年度は以下の成果を得た.(1)高精度移流スキームの導入昨年度までの解析コードの移流スキームでは1次の風上差分法を用いていたのに対して,高次オーダーの風上差分法やさらには安定化有限要素法による移流スキームを導入した.(2)ボクセル解析ボクセル解析法とEulerian有限要素法とを融合して形状モデリングの手間を大幅に低減した.(3)破断条件の検討これまでに提案されている破断条件を参考にして,本研究において有効な破断条件および破断条件に取り入れるべきパラメーターの選択等を検討した.(4)構造部材の破断挙動と延性に関するシミュレーション開発した解析コードにより,構造部材の破断を考慮した延性等の性能評価を行った.