粒子法-格子法の連成による溶接プロセス統合解析モデルの構築

粒子法与网格法耦合的焊接过程集成分析模型构建

• 批准号: 13J00534
• 负责人: 越智 申久
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00534/
• 关键词: 粒子法; 静的熱弾塑性解析; GPU並列化; 陽解法; 粒子-格子連成解析

溶接の熱変形や残留応力は継手性能の低下等の問題の大きな要因となることから, その力学的挙動の適切な抑制・制御のため, 数値解析を用いた検討が積極的に行われている. しかし, この数値解析には差分法や有限要素法(以下, FEM)が広く用いられているが, いずれも解析時に規定された空間(メッシュ)を要するため, 溶接中の自由表面および自由境界を伴う溶融池の形成過程と, それに伴い生じる材料剛性の強い非線形性を有する不連続場の取り扱いが困難であり, このことが溶接の力学的挙動に関する数値解析の高度化を困難にしていた. 一方, 近年では, 自由表面や界面の大変形を含む現象を取り扱う数値解析法として粒子法が提唱されているが, 解析コストが比較的大きく, また, 近年になって普及してきた解析手法であるため歴史が浅く, 解析モデルの整備や様々の問題に対する妥当性に関する検証も不足している. 本研究では, 溶接現象の可視化や理解, 評価, 予測を行っていく上での第一歩として, 粒子法を用いた溶接プロセス解析および溶接力学解析を汎用的かつ実用的な解析時間で行うための数値解析手法について検討を行い, 離散化手法, 求解手法, 各種基本的な現象のモデル化, 妥当性の検証といった, 実用的なプロセス解析および力学解析を行うために不可欠である一連の枠組みを構築した. また, 溶接プロセス-力学の統合化大規模3次元解析について検討を行い, 溶接時の移流熱輸送を伴う入熱過程や, 溶融・凝固に伴う材料剛性の強い非線形性を有する不連続場, 溶接中の自由表面や自由境界などの, 従来まで格子に基づく解析手法上の困難をメッシュに依存しない場として表現することで, 溶接プロセスおよび溶接力学の数値解析を統一的に解析できる計算手法を構築した.

The main causes of thermal deformation and residual stress of welding are the proper suppression of mechanical deformation and control, and the numerical analysis is used to discuss the positive behavior of welding. However, in this numerical analysis, both the difference method and the finite element method (hereinafter, FEM) are widely used, and a specified space is required during the analysis. The free surface and free realm in welding are accompanied by the formation process of the melt pool, and the strong non-linearity of the material rigidity is also accompanied by the strong non-linearity of the material, which makes it difficult to obtain the melt field. The numerical analysis of the dynamics of the solution is difficult to improve. On the one hand, in recent years, the large deformation and inclusion phenomenon of free surface and interface has been analyzed by numerical analysis method and particle method. This study is the first step in the visual understanding, evaluation and prediction of welding phenomena. The particle method is widely used in the analysis of welding and welding mechanics. The analysis time is used in the numerical analysis method. The discretization method is used to solve the problem. The basic phenomena are analyzed and verified. The analysis of mechanical properties and the analysis of mechanical properties are the most important aspects of the structure of a system. In this paper, the author discusses the integration of large-scale three-dimensional analysis of fusion mechanics, the heat transfer process during fusion, the strong nonlinearity of material rigidity during melting and solidification, the non-continuous field, the free surface and free state during fusion, and the difficulties in lattice analysis. The numerical analysis of welding mechanics and welding mechanics is unified and the calculation method is constructed.

项目成果

数値安定性に優れる動的緩和法とMPS 粒子法を用いた静的熱変形解析手法とFEM 連成に関する検討

采用数值稳定性优良的动态松弛法和MPS粒子法与FE​​M耦合的静态热变形分析方法研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 越智申久;岡野成威;望月正人
• 通讯作者: 望月正人

粒子法を用いた溶接施工時の高精度温度場評価に向けた検討

粒子法高精度焊接温度场评估研究

• 发表时间: 2013
• 作者: 津田卓雄;中村卓司;阿保真;江尻省;西山尚典;鈴木秀彦;冨川喜弘;堤雅基;川原琢也;佐竹うらら，榎本俊之;越智 申久
• 通讯作者: 越智 申久

A New Welding Process Simulation Using a Hybrid Particle and Grid Method with Explicit MPS

使用具有显式 MPS 的混合粒子和网格方法进行新的焊接过程模拟

• 发表时间: 2013
• 期刊: QUARTERLY JOURNAL OF THE JAPAN WELD ING SOCIETY
• 作者: Ushiro;Y.;Hasegawa;Y.;Nahatame;S.;Hamada;A.;Kimura;Y.;Mori;Y.;& Kato;D.;問芝志保;Nobuhisa Ochi
• 通讯作者: Nobuhisa Ochi