CFRPのプロダクトライフサイクル予測を可能にするマルチスケール計算科学の創生

创建多尺度计算科学，能够预测 CFRP 产品生命周期

• 批准号: 22KJ0259
• 负责人: 山中 耀介
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0259/
• 关键词: CFRP; マルチスケール解析; 弾塑性; 代理モデル

本研究の目的は，炭素繊維強化樹脂（CFRP）のプロダクトライフサイクルを一貫したプロセスシミュレーションが可能な解析手法を開発することである．この目標に向けて，2022年度は，CFRPのプロダクトライフサイクルにおける，使用時の力学挙動のシミュレーションを実現するためのデータ駆動型マルチスケール解析手法を開発した．CFRPの巨視的（マクロ）スケールな力学的挙動は，その微視的（ミクロ）スケールにおける材料構成と配置によって決定される．そのため，CFRP製品のシミュレーションでは，ミクロとマクロ両方のスケールにおける力学挙動と，その相互作用を考慮するマルチスケール解析を実施する必要がある．しかし，従来のマルチスケール解析手法で必要とされるマクロ構成則（マクロスケールにおける力学挙動を精確に表現可能な数理モデル）をCFRPに対して定式化することは至難の技である．そこで本研究では，データサイエンス技術に基づいて，マクロ構成則の代理モデルを作成し，マルチスケール解析を実施する手法を開発した．具体的には，まずCFRPのミクロ構造を模した数値解析モデルを変形させる数値実験を実施することで，マクロな力学挙動のデータベースを構築する．このデータベースを用いて機械学習を実施することで，CFRPに変形が与えられた時に発生するマクロ応力を算出可能な連続関数を作成する．得られた連続関数を均質化構成則の代理モデルとして使用してマクロ解析を実施し，直接解析（CFRPのミクロ構造を製品の数値解析モデルに直接反映して解く手法．信頼できる解を得るためには大きな計算資源と計算時間を必要とする．）と同等の結果が得られることを確認した．以上の研究成果について，３件の学術会議にて発表し，原著論文を国際誌に投稿した．

The purpose of this study is to develop a method for the consistent analysis of carbon fiber reinforced resin (CFRP). In 2022, CFRP's mechanical behavior was realized.CFRP's macroscopic behavior was determined by material composition and configuration. The mechanical interaction of CFRP products is considered necessary. However, it is necessary to use the recent Maruskal analysis method, but it is a difficult technique to formulate the Maruskal composition rule (the precise mechanical motion and possible mathematical representation of the Maruskal) for CFRP. This study is aimed at developing a new approach to the analysis of the composition of the agent. The concrete structure of CFRP is analyzed numerically. The CFRP shape is calculated by calculating the possible connection number. The CFRP shape is calculated by calculating the connection number. The analysis of CFRP structure and the analysis of product value are directly reflected in the solution method. Information is needed to calculate resources. The result is that the number of people who have died is equal to the number of people who have died. The above research results were presented at 3 academic conferences, and the original papers were submitted to international journals.

项目成果

Surrogate model of computational homogenization for history dependent materials

历史相关材料的计算均质化的替代模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Yosuke Yamanaka;Seihiro Matsubara;Shuji Moriguchi;Kenjiro Terada;山中 耀介;Yosuke Yamanaka;Yosuke Yamanaka;山中 耀介;山中 耀介;Yosuke Yamanaka
• 通讯作者: Yosuke Yamanaka

RBF補間による均質化弾塑性構成則の代理モデル

使用 RBF 插值的均质弹塑性本构定律的代理模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Yosuke Yamanaka;Seihiro Matsubara;Shuji Moriguchi;Kenjiro Terada;山中 耀介;Yosuke Yamanaka;Yosuke Yamanaka;山中 耀介
• 通讯作者: 山中 耀介

RBF-Based Surrogate Model of a Homogenized Constitutive Law for Elastoplastic Material

基于 RBF 的弹塑性材料均质本构定律替代模型

• 发表时间: 2023
• 作者: Yosuke Yamanaka;Seihiro Matsubara;Shuji Moriguchi;Kenjiro Terada;山中 耀介;Yosuke Yamanaka
• 通讯作者: Yosuke Yamanaka

均質化弾塑性構成則の代理モデルによるマルチスケール解析

使用均质弹塑性本构定律替代模型进行多尺度分析

• 发表时间: 2023
• 作者: Yosuke Yamanaka;Seihiro Matsubara;Shuji Moriguchi;Kenjiro Terada;山中 耀介
• 通讯作者: 山中 耀介

Two-Scale Thermo-Chemo-Mechanical Analysis ofFiber Reinforced Plastic Subject to Curing Process

固化过程中纤维增强塑料的两尺度热化学机械分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yosuke Yamanaka;Seihiro Matsubara;Shuji Moriguchi;Kenjiro Terada;山中 耀介;Yosuke Yamanaka;Yosuke Yamanaka;山中 耀介;山中 耀介;Yosuke Yamanaka;Yosuke Yamanaka
• 通讯作者: Yosuke Yamanaka