マルチスケール非線形破壊力学モデルと多重化学物理連成解析手法の構築

多尺度非线性断裂力学模型构建及多重化学物理耦合分析方法

基本信息

批准号：
14J08761
负责人：
新宅勇一
金额：
$ 1.22万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度は、脆性破壊・延性破壊・疲労破壊・水素脆化を網羅的に表現可能な非線形破壊力学モデルを提案し、非線形破壊力学モデルによって表される微視的なき裂進展と巨視的な破壊力学パラメータを関連付けるマルチスケール解析手法を提示した。本年度は、き裂の任意箇所における発生と任意方向への進展を表現するために、破壊の初期段階から最終的な段階までをシームレスに可能な数値解析手法を提案した。具体的には、き裂進展に伴って新たな自由表面が形成される段階を、巨視的な材料剛性が低下する初期段階・新たな自由表面の形成に伴って応力が解放される中間的な段階・完全に自由表面が形成される最終的な段階と捉えたうえで、３つの段階を力学的に矛盾なく接続可能なシームレスき裂解析手法を構築した。まず、従来の損傷構成則から結合力モデルに矛盾なく移行できるき裂進展解析手法の構築を念頭に、物質点の材料挙動に運動学的な整合性を保ちながら結合力モデルを材料構成則に導入可能な結合力埋込型損傷構成則とその数値解析アルゴリズムを提案した。そして、提案した結合力埋込型損傷構成則と一般化有限要素法の一種である有限被覆法を用いて、材料剛性の低下から完全に自由表面が形成される段階を連続的に移行できるシームレスき裂進展解析手法を開発した。提案した損傷構成則と、新たに開発した有限被覆法を併用することで、材料剛性の低下からき裂面が完全に形成されるまでをシームレスにつなぐき裂進展解析が可能とした。以上の内容を、Quarterly Journal of The Japan Welding Societyおよび計算工学会論文集に投稿するとともに、国際学会3件と国内学会3件の発表を行った。

去年，我们提出了一个非线性断裂力学模型，该模型可以全面表达脆性断裂，延性断裂，疲劳裂缝和氢化，并提出了一种多规模分析方法，该方法将微观裂纹的生长与非线性断裂机械模型代表的显微镜裂纹生长与摩克分裂机械的机械力学分析。今年，我们提出了一种数值分析方法，该方法允许无缝从初始阶段到骨折的最后阶段，以表示在任何位置的裂纹发生，并且在任意方向上的进展。具体而言，我们考虑了形成新的自由表面并以裂纹生长形成新的自由表面的阶段，是宏观材料刚度降低的初始阶段，即在中间阶段，在其中释放压力的情况下，形成了新的自由表面，最终阶段形成了完全自由的表面，其中形成了完全自由的表面，并且可以连接三个阶段的无缝裂纹分析，即可连接三个阶段，而无需任何相互竞争的机械。首先，通过建立一种裂纹增长分析方法，该方法可以从常规损害组成的法律过渡到没有任何组成法的情况下，我们提出了一种粘合力嵌入类型损害构成法律及其数值分析算法，该算法允许将键合力学模型引入材料构成法，同时将构成构成构成构成构成构成构成的质量一致性。然后，使用拟议的键合力嵌入的损伤成分定律和有限涂层方法（一种普遍的有限元方法），我们开发了一种无缝的裂纹生长分析方法，该方法允许在阶段之间连续过渡，在该阶段中，由于材料刚度的降低而形成了完全自由的表面。通过使用拟议的损害构成规则和新开发的有限涂层方法，可以无缝分析裂纹的生长，从材料刚度的减小到裂纹表面的完整形成。上述内容已提交给日本焊接协会季刊和计算工程协会的论文收集，并介绍了三次国际会议和三个国内会议。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

有限被覆法による自動き裂進展解析

使用有限覆盖法进行自动裂纹扩展分析

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
新宅勇一;村松眞由;高瀬慎介;森口周二;寺田賢二郎;堤成一郎;車谷麻緒
通讯作者：
車谷麻緒

An analysis of fatigue crack propagation in pollycrystalline metals using cohesive zone model with damage variable

使用具有损伤变量的内聚区模型分析多晶金属中的疲劳裂纹扩展

DOI：
10.11421/jsces.2014.20140014
发表时间：
2014
期刊：
Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science
影响因子：
0
作者：
Y. Shintaku;M. Muramatsu;S. Takase;S. Tsutsumi and K. Terada;新宅勇一，村松眞由，堤成一郎，寺田賢二郎，京谷孝史，加藤準治，森口周二
通讯作者：
新宅勇一，村松眞由，堤成一郎，寺田賢二郎，京谷孝史，加藤準治，森口周二

埋込型結合力モデルを導入した損傷構成則

使用嵌入键力模型的损伤本构定律

DOI：
发表时间：
2015
期刊：
影响因子：
0
作者：
新宅勇一;村松眞由;高瀬慎介;森口周二;寺田賢二郎;堤成一郎
通讯作者：
堤成一郎

Cohesive Crack Model to Reflect Chemical Action at Grain and Its Boundaries in Polycrystalline Metals

反映多晶金属晶粒及其边界化学作用的内聚裂纹模型

DOI：
发表时间：
2014
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuichi Shintaku;Mayu Muramatsu;Shinsuke Takase;Seiichiro Tsutsumi and Kenjiro Terada
通讯作者：
Seiichiro Tsutsumi and Kenjiro Terada

Cohesive-force embedded damage model and its application to crack propagation analyses

内聚力嵌入损伤模型及其在裂纹扩展分析中的应用