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近畿大学 理工学部 機械工学科 和田研究室/破壊力学研究室です。

研究紹介Research Works

研究分野

研究イメージ1

本研究室は、シミュレーションと実験を行い材料の破壊挙動の解明を目的としています。また目的を達成するために、ひずみ計測手法の高度化も行なっております。

○ 右上図は、複雑なき裂前縁を持つ有限要素法モデルです。こういったモデルは簡単に作成できませんでした。本研究室では、こういったモデルを簡便にかつ確実に生成する手法を提案し実際にモデル化に成功いたしました。
共同研究者:東京理科大学, 菊池正紀教授

○ 右下図は、試験片に貼られたドットマークシートです。ここでは、極めて高精度な0.1%ひずみを点と点の間で計測できるように手法の改良、ノイズの除去などさまざまな工夫を施し、これまで用いられてきたひずみゲージに取って代わる新しい全視野ひずみ計測手法を確立することを目的として研究を行なっています。
共同研究者:米国Virginia Tech, Prof. Tomonari Furukawa






破壊シミュレーションに関する研究

疲労破壊とは / s-FEMによる疲労き裂進展解析

疲労イメージ

き裂の進展を評価するには、有限要素法による応力解析とそれに基づいた応力拡大係数(き裂近傍の力学状態を表し、き裂進展速度と方向を決めるパラメータ)の評価が不可欠である。しかし、時々刻々と形状が変化するき裂に対して評価するためには、き裂を含む構造全体の有限要素モデルを毎回更新しなければならない。この作業は極めて煩雑で、現実的な問題を解くためには簡単に対処できない。この問題を解決するために、著者らは重合メッシュ法に着目し、これを自動メッシュ生成技術と組み合わせき裂進展シミュレーションのためのシステムを構築した。重合メッシュ法とは、グローバルメッシュ(解析対象全体)とローカルメッシュ(例えばき裂)を個別に定義しそれらを重ね合わせて同時に解く方法である。有限要素法で研究・開発された様々な手法が適用できる。き裂が複数個ある場合には有限要素法によるメッシュでは幾何学的制約からメッシュ生成の労力が極めて高まる。この制約がないため、き裂進展解析が容易になる。解析結果を得るまでの労力が極めて少ないことが本システムの最大の特徴である。






弾塑性破壊とは / 汎用FEMと高度化されたFEMモデル生成技術による弾塑性き裂進展解析

弾塑性イメージ

最初の研究テーマは、両振り荷重の低サイクルき裂進展解析においては材料が圧縮および引張りの応力ひずみ状態が繰り返し交互になる。このような解析の場合構成則、材料の損傷状態、き裂先端の応力およびひずみ場等を評価しき裂進展シミュレーションを高度化する必要がある。

  • もう1つの研究テーマは、中靭性鋼管についてき裂進展解析を行いき裂進展条件の妥当性を検討することである。き裂進展条件には臨界き裂先端開口変位を用いる.同時に弾塑性ではよく使われるJ積分も計算しき裂先端開口変位と比較を行う.

高精度ひずみ計測に関する研究

ドット重心法とは / ドット重心法に適したレンズひずみ補正手法

ひずみ補正イメージ

ドット重心法とは
ドットマークを貼り付け,カメラにより撮影された画像からドットの重心を求めます。 重心の位置の移動量から,ひずみ場を求める手法です。

ドット重心法に適したレンズひずみ補正手法
カメラで撮影された画像は,レンズひずみにより歪みます。 そのレンズひずみを取り除くことにより,ドット重心法の高精度化が期待できます。

  • 産業への応用
    これまでひずみゲージで行われていた計測が、安定的に高精度リアルタイム全視野非接触で行われるため稼働中の機器・構造物、遠方にある機器・構造物などこれまで困難であった計測が可能になります。

なぜ高精度なのか / ドット重心法のためのデジタル画像ノイズ除去手法

ノイズ低減イメージ

統計的手法を用いて、事前に観測されたばらつきからより少ない画像数でより高い精度の位置測定やひずみ測定が可能な方法を提案しています。






近畿大学理工学部機械工学科
和田研究室/破壊力学研究室

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