Fatigue crack propagation analysis using the temporal multiscale analysis scheme

使用时间多尺度分析方案进行疲劳裂纹扩展分析

基本信息

批准号：
19560096
负责人：
OKADA Hiroshi
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Kagoshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

エネルギー機器, 航空機, 船舶, 橋梁等様々な構造の構造健全性評価において, 破壊力学と有限要素法に基づくき裂進展解析は大変有用なツールである. き裂進展解析により, 構造余寿命や構造の載荷能力を知ることができる. ところが, 金属材料で構成される構造のき裂進展現象において, き裂の先端近傍で塑性変形が発生することが多い. そのため, き裂進展解析を精密に行おうとすると, 一荷重サイクルを数増分ステップに分け, さらに, 数千~数十万回にわたる繰返し荷重サイクルに対する弾塑性解析を行う必要が生じる.このような解析は, 計算コストの面から現実的には不可能である. そのため, 現在のところ, 疲労き裂進展解析のほとんどは材料を線形弾性体であると仮定して行われている. また, 進展中のき裂を静止き裂と見なして弾塑性解析を行うこともあるが, ひずみ履歴を全く無視しており, 精度が良いとはいえない.時系列マルチスケール解析手法により, 弾塑性疲労き裂進展解析を精度良く, かつ現実的な計算コストで可能にすることが本研究の目的である.実施した研究項目は, (1) 既往研究の調査, (2) 時系列マルチスケール解析の定式化, (3) 時系列マルチスケール解析によるき裂進, (4) 一次元問題解析による定式化の検証, (5) 時系列マルチスケール手法のコンピュータプログラム実装と実証解析, である. 以上より, 時系列マルチスケール解析の定式化と実行に成功したといえる.

基于断裂力学和有限元方法的裂纹扩展分析是评估能源设备、飞机、船舶和桥梁等各种结构的结构完整性的非常有用的工具，然而，在金属结构中的裂纹扩展现象中。材料，塑性变形经常发生在裂纹尖端附近，如果你尝试的话，有必要将一个载荷循环分成几个增量步骤，然后对数千到数十万次的重复载荷循环进行弹塑性分析。由于计算成本，这种分析在现实中是不可能的。因此，目前大多数情况下。假设材料是线弹性体，进行疲劳裂纹扩展分析。此外，假设扩展裂纹是静止裂纹，进行弹塑性分析。应变历史被完全忽略，精度不能说很好。本研究旨在通过使用时间序列多尺度分析方法，以高精度和现实的计算成本进行弹塑性疲劳裂纹扩展分析。进行的研究项目是（1）过去研究的调查，（2）时间序列多尺度分析的制定，（3）使用时间序列多尺度分析的裂纹扩展，以及（4）一维问题验证。通过分析制定公式，(5)这是时间序列多尺度方法的计算机程序实现和实证分析从上面可以说，我们已经成功地制定并实现了时间序列多尺度分析。