株式会社メカニカルデザイン［東京都調布市］

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■ Mech D&Aセミナー

I110【スポット溶接された超ハイテン材の破壊予測技術】 Mech D&Aセミナー

弊社では、先般DX/デジタルツインに関するセミナーを開催しましたが、より具体的に、Abaqusの使用法まで踏み込んだ内容を希望される声が多数ございました。

今回、高度なマルチフィジックス問題にデジタルツインを適用した事例として、「スポット溶接された超ハイテン材の破壊予測技術」と題し、2日間のセミナーを開催致します。

この内容は、弊社が2019年以来５年間にわたって、東北大学殿、慶應義塾大学殿、名古屋市工業研究所殿との共同開発に取り組んできた成果^*です。高速度可視化計測とフェーズフィールドき裂進展解析を組み合わせ、Abaqusへの実装を行いました。成果の概要については、下記の弊社HPをご覧ください。

https://www.mech-da.co.jp/services/files/A-STEP.pdf

今回のセミナーでは、共同開発に携わった先生方を講師に迎え、成果の概要とその応用のための技術を解説します。

皆様のご参加をお待ち申し上げます。

＊国立研究開発法人科学技術振興機構・A-STEP（機能検証フェーズ、本格型）、スポット溶接された超ハイテン材の破壊予測技術の開発、2019年9月～2023年3月、株式会社メカニカルデザイン、東北大学、慶應義塾大学、名古屋市工業研究所。

開催日程	1日目　2024年12月10日（火）　13:00 ～ 16:00 2日目　2024年12月13日（金）　14:30 ～ 16:30　（計2日間） ※ 開始時間が異なるので注意ください。昨年開催セミナーの再度開催です。
開催方法	Web（Zoomによるリモートです。） ※ 期限を設けオンデマンド配信を用意します。
定員	50名（定員となり次第締め切らせていただきます。） ※ 同業者の方は参加をお断りしております。
参加費用	￥20,000+税　請求書は郵送させていただきます。
注意事項	資料は事前にpdfで配布致します。講義中の個別の質疑には対応できませんが、ご質問は終了後にメールで対応させていただきます。
お申込み	フォームよりお申込みください。
申込期限	2024年12月5日（木）10時

内容

1日目　2024年12月10日（火）　13:00 ～ 16:00

（１）研究開発の概要（株式会社メカニカルデザイン）

（２）スポット溶接を含む超ハイテン材の強度試験および高速度可視化計測
（慶應義塾大学　理工学部　機械工学科　大宮正毅教授）

超ハイテン材におけるき裂進展挙動可視化・計測技術
高速度カメラを用いたき裂進展挙動観察と、デジタル画像相関法（DIC）によるひずみ計測から、き裂進展解析に必要な破壊エネルギーを求める手法を紹介する。
スポット溶接部における局所強度測定と破断予測技術
スポット溶接部周辺の局所強度をミニチュア試験片により測定し、別途、ナノインデンテーション試験で得られる硬さとを関連づける手法を構築した。本手法を用いて、溶接部周辺の応力―ひずみ関係を導出し、有限要素解析で破断予測する手法について紹介する。

（３）フェーズフィールドき裂（損傷）解析の超ハイテン材への適用
（東北大学災害科学国際研究所　寺田賢二郎教授）

有限要素法の枠組みにおけるき裂の取り扱い方法のレビュー
連続体力学の枠組みにおいて、き裂を陰的に表現する損傷モデル、あるいは不連続面を陽的に表現する離散き裂モデルについて、それらの代表例を紹介し、表現方法の違いが有限要素解析に与える影響について説明する。
フェーズフィールド損傷モデルの理論と特性
古典的な連続体損傷モデルでは、強いメッシュサイズ依存性が現れ、細かいメッシュほど散逸エネルギーを過少評価しがちである。そのため、汎用FEMなどでは解法に局所的な対策を導入するのが一般的である。これに対して勾配損傷モデルの一種であるフェーズフィールド損傷モデルでは、大域的にき裂を近似することによって、この欠点を回避する。フェーズフィールド損傷モデルの理論とその特性について解説する。
数値解析例：検証と種々の拡張例
フェーズフィールド損傷モデルの数値解析例として、まず脆性き裂問題に対するベンチマーク問題によって手法の特徴を例示する。今回のハイテン材料に対しては、剛性の低減関数に、塑性変形時のせん断応力と静水圧の影響を組み込んだ延性破壊モデルを提案したので計算例を解説する。さらにフェーズフィールド損傷モデルと、離散き裂の組み合わせによって表現性能を向上させた取り組みについて紹介する。

2日目　2024年12月13日（金）　14:30 ～ 16:30

（４）スポット溶接のマルチフィジックス解析、およびAbaqusによるフェーズフィールドき裂解析
　　（株式会社メカニカルデザイン　代表取締役小林卓哉、シニアリサーチャー生出佳）

Abaqus電気‐熱‐応力連成解析によるスポット溶接のシミュレーション
スポット溶接は、通電によってジュール熱を生じ、鋼材が溶融して溶着し、冷却の過程で残留応力を発生させながら固化する現象である。したがってそれを支配する電気場、温度場、応力場の物理現象を連成して扱うマルチフィジックス解析が必要となる。Abaqusを用いた解析モデルのポイントと解析結果を解説する。
XFlow・格子ボルツマン法による溶湯内の電磁流動解析
スポット溶接の溶湯内の流れは、電磁力（ローレンツ力）によって駆動され、たとえば異材接合では、溶湯内での撹拌の良否が接合強度につながると言われている。電気‐熱‐応力連成解析から得られた電流密度からローレンツ力を求め、格子ボルツマン法によるCFDに適用した。格子ボルツマン法は、流体粒子の分布関数の時間発展を陽的に解く手法であり、Navier-Stokes方程式の解法に比べてはるかに負担が小さい。XFlowを用いた解析モデルのポイントと解析結果を解説する。
Abaqusによるフェーズフィールドき裂解析
東北大学において開発されたフェーズフィールド損傷モデルを、Abaqus にユーザサブルーチンとして実装した。その結果を紹介すると共に、脆性材料の引張破壊強度の試験法として知られるブラジリアンテスト^*を例に、Abaqus・UMATを用いたフェーズフィールド損傷モデルの作成例を解説する（入力データは電子ファイルとして提供する）。
- ＊ https://www.geoengineer.org/education/laboratory-testing/splitting-tensile-strength-test-brazilian

皆様の御参加をお待ち申し上げます。
なお内容は予告なく変更になる場合があります。

＊講義資料pdfと関連するデータ、およびZOOMウェビナーIDとパスワードは、土日を除く、開催約2日前までにお送りする予定です。
準備の都合上、お申込み後のキャンセルは2024年12月3日（火）10時までに、ご連絡をお願い致します。
それ以降のキャンセルの場合は、受講料を全額ご請求致します。