非線形CAE勉強会

第4日目（2014/1/26，10:00〜16:30）

これまでの強度シミュレーションは，破壊が生ずる以前の応力の状態を解析し，破壊発生の可能性を検討することに主要な重点があった．しかしながら設計合理化の要求から，破断発生予測の高精度化や，破壊発生後の残存寿命の予測が昨今の重要な課題となっている． この講義では，各種ソフトウェア取り上げ，最近の機能のなかから破壊挙動の表現に関する内容を概説する．要目は以下の通りである．

• ■LS-DYNA
• 　・LS-DYNAにおける破断/破壊の表現
• 　・金属における破壊のモデル化
• 　　−応力三軸度に依存した破壊ひずみの定義
• 　　−ダメージモデルによる破壊基準
• 　・ガラスの衝撃破壊
• 　　−Non-Local理論を応用した破壊定義
• 　・複合材における破壊のモデル化
• ■ANSYS
• 　・破壊・損傷の構成則
• 　　−瞬間的破壊
• 　　−段階的破壊(損傷)
• 　　−界面剥離
• 　・複合材料の破壊
• 　　−マルチスケール解析の必要性
• 　　−複合材料のモデリング手法
• 　　−ANSYS Addinツール「Multiscale.Sim」
• 　　−FRPの損傷進展解析
• ■Abaqus
• 　・Abaqusの破壊モデルの俯瞰（破壊力学と損傷力学から）
• 　・VCCTによるき裂進展解析手法
• 　・進行する損傷と破壊モデル
• 　・直接周期解析手法
• 　・これらを組み合わせた低サイクル疲労の解析

1. 溶接の結果何が起こるのか？
   • 熱の発生・拡散、溶融・凝固、相変態、膨張・収縮、塑性変形の結果として接合が実現されるが、過大な変形・残留応力、割れ、靭性低下が生じる場合もある
2. 溶接シミュレーションに何を期待し、どのように活用するのか？
   • 現象の理解、要因分析と問題解決の指針、技能の技術化、設計へのフィードバック、試作の削減
3. 溶接シミュレーションの現状
4. シミュレーション活用のための基礎知識
   • ひずみの種類と固有ひずみ、固有ひずみの特徴と残留応力・変形
5. 力学的シミュレーションの観点から見た溶接現象の特殊性
   • 移動局所非線形問題、三次元問題
6. 目的に合わせたシミュレーション法の選択
   • 詳細な非線形過渡解析（熱弾塑性解析）と簡便な弾性解析（固有ひずみ法）の使い分け
7. 溶接シミュレーションの例
   • ・圧力容器の多層溶接による残留応力の解析
   • ・大型構造物の溶接変形予測
   • ・低変態温度溶接金属を活用した疲労強度向上対策
8. まとめ

1. はじめに
2. 破損事例の紹介
3. 配管構造設計基準（告示501号）の規定と破損モード
   • （１）　内圧による破断
   • （２）　外圧による座屈
   • （３）　１次荷重よる塑性（曲げ）崩壊
   • （４）　繰り返し荷重による塑性ラチェット・崩壊
   • （５）　繰り返し荷重による疲労破損
4. 設計解析の妥当性と安全性
   • （１）　解析の揺らぎ（誤差係数）
   • （２）　誤差係数と安全係数
   • （３）　解析結果の妥当性検証
5. 設計解析における補足事項
   • （設計解析の考え方や思想・哲学について）
6. まとめ

• ■Marc
• 　・Marcにおける破壊現象のモデル化手法の俯瞰
• 　・材料の損傷および破壊のモデル化
• 　・き裂の発生および進展のモデル化
• ■nCode
• 　・疲労解析の基本的な考え方
• 　・nCodeによる疲労解析
• 　　−三つの入力: 荷重、材料、FE結果
• 　　−寿命予測手法、亀裂進展
• 　・荷重入力のデザイン
• 　　−市場データから加振試験まで
• 　　−振動疲労、加速試験
• 　　−大規模モニタリング