理論応用力学講演会 講演論文集
第51回理論応用力学講演会 講演論文集
選択された号の論文の164件中1~50を表示しています
特別講演
パネルディスカッション
PD1 有明海の環境システムを考える
PD2 構造物の安全性能評価とシステム同定・ヘルスモニタリング
  • 山本 鎮男
    p. 13
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    本研究ではAEのもつこれらの短所を補う方法として,角速度センサを用いてジャークセンサを開発し,欠陥の拡幅の監視を行うことを試みた.角速度センサは,カーナビゲーションで車の旋回を検知するのに用られたり,カメラの角速度を検知するのに使われている. この角速度センサを片持ち梁の上に搭載して,片持ち梁の取り付け部のジャークを検出するように考案した.欠陥の拡幅に伴って発生した弾性波(AE波)は,連続したパルスであり,構造体の欠陥の存在する小材の中を重複反射して小材の共振を励起する.これらの共振現象は,欠陥の拡幅に伴って発生した弾性波のパワーが小さいために,これによって生じる小材の励起振幅は極めて微小なものである.このような微細な信号を取り出すには,信号より高次の微分を観測するのが効果的である.すなわち,変位より速度,速度より加速度,加速度よりジャークの方が,よりこの微細な信号を検出するのに有効である.筆者らはこの観点より,ジャークセンサを考案し,その有効性について研究を進めてきた.
PD3 計算力学の将来
PD4 不均質流体のレオロジー
セッション
GS2-1 流体力学
  • 福地 次雄
    p. 27
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
     近年、乱流の数値解析モデルは急速な展開をみせているが、著者は、渦粘性型モデルにおいて最も基本となる混合距離モデルから発展した理論として、調和混合距離の概念を提案し、円管の流れ、平行壁間の流れ、開水路の流れ及びクエットの流れについて解析結果を示した(Vol.47, 48, NCTAM)。報告した手法は、従来の混合距離モデルの枠組みを越えて一般性を持つと考えられる。今回は、正方形管路流れ及び平行壁間の流れを含む長方形管路乱流の解析が調和混合距離モデルによって可能であることを示す。主流、二次流双方においてレイノルズ応力成分の表現に調和混合距離を使用するのが報告する手法の特徴である。
GS2-2 流体力学
  • 弓削 拓治, 岩崎 俊彦, 萩原 良道
    p. 28
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    水流れの中に不溶性液滴を含む分散性液液二相流において、液滴とその周囲流れの間には複雑な相互作用があり、現象の詳細については不明である。本研究ではこの相互作用の解明を目的として、液滴と一様せん断流との相互作用に注目し、1個又は2個の不溶性液滴を含む層流クエット流の数値シミュレーションを行った。この結果、1個の液滴が壁近傍に存在する場合は壁と液滴に発生する揚力の影響で変動が生じた周囲流れによって変形は大きくなること、2個の液滴が壁近傍に存在する場合にはさらに周囲流れに大きな乱れが発生し、液滴は流れ方向に移流しながら、それぞれ異なった変形をすることが分かった。
  • 幸塚 栄三, 舟渡 裕一, 坂村 芳孝, 鈴木 立之
    p. 30
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    噴霧粒子の微細化を目的として,二流体噴霧器による霧化の機構を実験的に調べた.アクリル製の透明なモデル噴霧器に対し,混合部とノズル部の2相流および噴霧の可視化を透過光による写真撮影により行った.また,液浸法により噴霧粒径を測定した.さらに,2本の電極をノズル部壁面に設置し,電極間の電気抵抗の変化から壁面近傍の水液膜の厚さを測定した.その結果,混合室内の流れは壁面近傍の水の多い領域と,コアー部の空気の多い領域に分けることができ,噴霧が微細になる場合には,壁面近傍の水の層の厚さがノズル入り口に向かうにつれて薄くなることが分かった.また,微細な粒子が生成されるためにはノズル内液膜厚さが薄くなることが重要であると考えられることを示した.
  • 伊藤 慎一郎
    p. 31
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    風杯式風速計の最大の長所は風向きに無関係であることであり、回転数と風速がほぼ比例関係にあること、短所は風杯の空気力を動力とするため、風速の乱れによって回転数が変わることである。ロビンソン風速計は4つの半球穀を軸に平行に取り付けたものであるが、現在は3カップ式の風速計が主流である。これは主に慣性能率の小ささにより風速の息のある場合にも忠実に追従する度合いの高さから選ばれているようであるが、本研究では1周期のカップに作用する揚抗力、駆動トルクを元にその動特性を解析的に計算し、3杯式風速計が動特性においてもロビンソン風速計よりも優ることを理論的に示した。
OS16 構造物の臨界挙動解析における摂動法の応用
  • p. 32
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
     構造物の材料非線形性および幾何非線形性を考慮したつり合い経路の解析には,荷重増分法,変位増分法,弧長増分法などが用いられている。本研究では,弾塑性つり合い経路解析のためのひずみ増分制御法を新たに提案している。この技法によって予測設定した要素の剛性係数に整合するように,ひずみ速度そのものを直接制御することができる。この技法の核心は,良く知られている荷重増分制御法あるいは変位増分法による数値解を用いて,制御対象の要素ひずみ増分解を制御値に,増幅することによって調整しようとするアイデアにある。 本報では,まず,単軸の応力ひずみ関係で表される材料線素からなる要素モデルを対象とした多要素有限要素法について,ひずみ増分制御法の基本的な考え方を提示する。この方法は,すべての線素の降伏・除荷を含むひずみ履歴を精確に予測し得ていることが前提であり,そのために増分摂動法が必要である。 次に,単純な力学モデルを用いて,ひずみ増分制御法によってつり合い経路解析が可能なことを示す。 
  • 西村 督
    p. 33
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    これまで、釣合経路上の臨界点を予測するために、固有値問題に増分摂動法を適用した数値解析手法を提案している。この手法では、固有値問題の式を摂動展開し、得られた摂動方程式を解くことで、固有値の摂動係数が計算される。そして、固有値の摂動展開式を零とおいた代数方程式から、臨界点の位置を予測することができ、数値例題を通して提案した手法の有効性を確認している。 本報告では、保存系の臨界点を予測するための固有値問題に対して、その摂動解表現を一般逆行列を用いて整理した。摂動解を導出した結果、次の事項が理論的に明らかにされた。(1)固有値、固有ベクトルの摂動係数の余解項は、それぞれ零、標準固有値問題の固有ベクトルとなる。(2)摂動展開された固有値問題では、固有ペアの余解項の大きさを規定するスカラー量が、増分パラメータとなりうる。
OS13-1 構造物の設計と逆問題
OS13-2 構造物の設計と逆問題
OS19-1 振動・波動と先端非破壊評価
  • 石原口 一人, 大津 政康, ウディン ファリド, 沼田 賢一郎
    p. 45
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    コンクリート構造物の劣化・損傷の原因の一つである鉄筋腐食によるひび割れを対象としそのひび割れ進展機構の解明を試みた。鉄筋腐食によるひび割れを膨張剤により再現し、ひび割れに伴い発生するアコースティク・エミッション(AE)の計測を行い、AEモーメントテンソル解析(AE-SiGMA)により同定を行った。その結果,剥離ひび割れ、かぶり方向への縦ひび割れ、供試体内部に斜めに伸びるひび割れの発生した順番や、ひび割れの種類が確認できた。以上から、AE-SiGMA解析により、鉄筋腐食によるひび割れ進展機構解明の可能性が明らかになったと考えられる。
  • 榎 学, 西ノ入 聡, 渡邊 誠
    p. 46
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    レーザーAEシステムにおいて,復調器の改良を行うことにより,雑音を低減させることが可能となり,より微小なAE信号の計測が可能となった.また,多チャンネルの計測を近接した領域で行うことによっても,S/N比の高い計測が可能であることが確かめられた.そこで本研究では,レーザー干渉計を用いて耐熱コーティング材の熱サイクル試験時のAE計測を試み,原波形解析を用いてコーティング材の破壊挙動を評価することを目的として研究を行った.
  • 重石 光弘, 大津 政康
    p. 47
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    アコースティック・エミッション(acoustic emission;AE)は材料内部において微小な破壊を生じるなどして内部エネルギーが解放される現象であり,一般に急速な質量移動をともない結果として弾性波動が生じうる。境界要素法(boundary element method;BEM)の定式化によるAE波形解析理論と,それに基づいたAE発生源となった微小なひび割れの位置,ひび割れモード,ひび割れが生成された方向とひび割れ面の運動方向といった幾何学的諸量が定量的にもとめられる解析手順はすでにまた報告されていて,コンクリート工学においての適用事例も多い。この解析手法はSiGMA-AE解析と名づけられており,AEに関するモーメントテンソル(moment tensor;MT)解析の一手法である。さらに,このSiGMA-AE解析はAE発生源である微小ひび割れの規模を導くことができる可能性も明らかにされた。本論文ではAE発生源である微小ひび割れの規模を定量的に求めるためのSiGMA-AE解析手法の拡張とモルタルおよびコンクリートの圧縮破壊実験で得られたAE波形への適用について述べる。さらに損傷力学(fracture mechanics;FM)に基づくFMパラメータとSiGMA-AE解析結果との関連について考察する。
  • 白旗 弘実, 三木 千壽, ナロンサク ラッタナスワンナチャート
    p. 53
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    鋼材の圧延過程においてわずかではあるが音響異方性が生じる.鋼板の音響異方性はSH波探触子を用いて測定される.2種類の音速が測られる.1つは圧延方向に振動する波の速さであり,もう1つは圧延方向とは垂直方向に振動する波の速さである.2種類の音速比が2%以上異なる場合,超音波探傷試験において音響異方性を考慮するように規定されている.この方法では音速は板厚方向で平均化されている.本研究の目的は弾性波の板厚方向の変化を調べることである.音響異方性を有する板から数種類の立方体試験片を作成し,音速の分布を計測した.音響異方性を有する板で超音波探傷試験を行った.通常用いられる斜角探傷で横穴の位置が実際の位置とどれくらいずれるのか検討した.横穴は板厚の1/8,1/4,1/2,3/4,7/8にある.板厚方向で横穴位置が実際とどれくらい異なるのかBスコープ表示を行った.音響異方性がある場合の欠陥位置の更正方法についても検討した.
  • 井原 郁夫
    p. 56
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    材料表面の局所領域の超音波減衰を評価するための新しい手法を提案した。この手法は超音波反射率の局所的測定とそのスペクトロスコピーに基づいている。本講演では、この減衰評価法の原理ならびにその手法をオーステナイト結晶粒径の異なる熱処理鋼の評価に適用した結果について述べる。
OS10-1 スマート構造
OS10-2 スマート構造
OS15-1 生体材料・生体組織のバイオメカニクス
  • 田中 英一, 山本 創太, 尾関 重宣, 石黒 剣二, 原田 敦, 水野 雅士
    p. 71
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    大腿骨頸部骨折は,高齢者の転倒時に頻発し,寝たきりの原因となるものである.これまで著者らは個体別近位大腿骨有限要素モデル構築手法を開発し,大腿骨頸部の形態的,力学的特性と頸部骨折発生の危険性との関係を検討してきた.本研究では,動的有限要素解析により軟組織や骨折予防に効果的といわれるヒッププロテクタを模擬したパッドによる衝撃吸収効果,地面の材質の影響について検討した.その結果,コンクリート床に転倒した場合,軟組織,プロテクタによって骨折危険度は低減されたがが,プロテクタの材質による違いはほとんどなかった.これはプロテクタを同一形状の等方線形弾性体としてモデル化したためと考えられる.砂地に対しては,地面の衝撃吸収効果によりピーク値は低下したが,プロテクタ装着により応力が増大した.今後はより妥当な転倒挙動を再現するためにモデルを改良し,プロテクタによる骨折予防効果の詳細な検討を行う.
OS15-2 生体材料・生体組織のバイオメカニクス
OS12-1 化学プロセス・ダイナミクスの現象・解析・応用
  • 井上 義朗, 平田 雄志
    p. 80
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
     流体の混合状態の特性を評価するために、Sinai, Bowen, Ruelle らの統計熱力学的な定式化に基づくマルチフラクタル解析を応用する方法の可能性と有効性について検討した。 通常のマルチフラクタル解析が対象とする非線形力学系と異なり、工学的な立場から流体混合を取り扱う場合、混合パターンの分解能が有限であることや、混合の進行とともに確率分布が時間的に変化するような非定常系を取り扱わなければならない点を考慮して定式化を行った。解析手法自体は、混合度と混合性能のいずれの特性評価にも適用可能であるが、本報告では混合度の評価に限定した。 これまで、混合度の指標として、情報エントロピー、濃度斑の分散値、濃度界面の増加量など様々な尺度が用いられてきたが、それらの相互関係は必ずしも明確ではなかった。しかし、本解析手法を用いることにより、混合度と情報量、フラクタル次元、エントロピーやその他の擬似熱力学的変数との関係が明らかになり、従来よりも総合的・統一的な視点から混合状態の特性評価が可能になった。 
OS12-2 化学プロセス・ダイナミクスの現象・解析・応用
OS12-3 化学プロセス・ダイナミクスの現象・解析・応用
  • 黒田 千秋, 松本 秀行
    p. 85
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    本講演では、化学反応器内部の動的挙動シミュレーションにおいて、より効率良く、より高精度な動的挙動予測を行うために、常微分方程式モデルと偏微分方程式モデルを組み合わせたハイブリッドモデルの適用を提案する。また、高分子重合反応器のスタートアップシミュレーションの結果を例示しながら、非定常運転操作を考慮にいれた反応器設計における、本ハイブリッドモデル適用の有用性について述べる。
  • 大森 隆夫, 遠藤 明, 秋谷 鷹二, 中岩 勝
    p. 86
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    固定層触媒反応器を用いて、メタノールから軽質オレフィン(エチレン・プロピレン)を合成する化学反応プロセスを対象として、反応器壁面温度をサイン波状に周期的に設定し、副生成物(ブチレン・ペンテン)のリサイクルを組み合わせた操作条件における反応器の挙動を、シミュレーションにより検討した。ブチレンとペンテンを共に反応器入口にリサイクルし、リサイクル量を独立に変化させても、各々を単独でリサイクルする場合と比較して、反応成績の顕著な向上は見られなかったが、エチレンとプロピレンの生成比を1.57_から_6.05の範囲で変化させられることが示された。また、副生成物を反応器の中間位置にリサイクルすると、反応成績が向上することを示唆する結果が得られた。
  • 大村 直人, 矢野 武史, 松崎 慈文, 北本 圭吾, 片岡 邦夫
    p. 87
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    酢酸ビニルの連続乳化重合において、反応操作温度を周期的に変化させる動的反応操作により粒子径分布がどのように変化するかを調べた。その結果、まず反応操作温度を変化させない定常操作において、重合反応が進行する臨界操作温度が存在することがわかった。この臨界温度を跨いで二つの反応操作温度を周期的に切り替える動的操作において、重合率は反応操作温度の切り替えと同期して振動することがわかった。さらにこの重合率の振動に同期して粒子の発生と既存粒子の凝集の相互作用により粒子径分布が動的に変化することがわかった。
  • 板谷 義紀, 内山 茂, 森 滋勝
    p. 88
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    セラミックスのような成形体の乾燥は,成形された形状を維持したまま完全に水分を除去する必要があるため,加熱速度を大きくしても,早期に著しい速度の低下,乾燥収縮による反りやねじれなどの異常変形,割れの生成などの問題を生じるだけでなく,収縮を予測した成形体の精密設計が必要となる.本研究では,内部加熱効果を利用した成形体の精密急速乾燥の有効性を理論的に明らかにするとともに,セラミックスの急速乾燥をマイクロ波加熱のダイナミック制御により実現するための操作因子について検討を行った.その結果,平板に成形されたセラミックスの内部加熱乾燥は,内部応力生成を抑制する効果を有することを理論的に確認するとともに,内部加熱効果を有するマイクロ波加熱を間欠的にダイナミック制御することにより,乾燥促進が可能となることを明らかにした.
OS12-4 化学プロセス・ダイナミクスの現象・解析・応用
  • 片岡 邦夫
    p. 89
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    非線形性の強い化学プロセスのシステム、操作方法、制御方法の設計法を構築することを目標に、どのような非線形ダイナミックスを観察し、データ・ベース化して行くかを論点に、複雑系プロセスとして、理論ではブラッセレータモデルを、実験では酢酸ビニルの乳化重合を取り上げて、バッチ操作、連続操作、周期操作による不安定性の違いを論じている。ブラッセレータモデルではバッチ操作で単振動のリミット・サイクルが現れるが、連続操作にするとその振動は減衰すること、流量の周期操作をするとリミット・サイクルの振動は減衰するが、周期操作の周波数の微小な振動は残ることを示した.乳化重合では連続操作でモノマー転化率がほぼ一定になった定常状態においてもラテックスの粒度分布が自励振動すること、平均滞留時間を周期的にスィッチする周期操作をするとモノマー転化率、粒度分布、反応温度が同期振動することを示した.
GS4-1 数値解析
  • ピパットポンサー ティラポン, 小林 一三, 太田 秀樹, 飯塚 敦
    p. 91
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    Implicit numerical algorithm using return-mapping method has been proven to provide an excellent performance when integrating a nonlinear isotropic elastoplasticity; i.e., a pressure-dependent model, in particular, where only a few scalar equations are required to formulate whole governing equations (Aravas, 1987). The simplicity lies in the fact that return directions to yield surface are coaxial with updated stresses in principle stress space. Accordingly, an explicit form of a consistent tangent operator in regard to a modified Cam-clay was derived by Borja et al. (1990), giving by-passed steps needed for evaluating a costly inversion of material stiffness tensor. However, the similar procedure is not conveniently applicable to an anisotropic model mainly because return directions to anisotropic yield surface are not coaxial with updated state of stresses. Luccioni et al. (2000) employed a return-mapping technique to an anisotropic Bear-Clay model and concluded that the formulation of governing equations under a return-mapping scheme is complicated and relatively cumbersome due to the complexity of anisotropy; therefore, the method loses a performance and appears impractical to initial boundary value problems. In this study, a return-mapping regularization applicable to anisotropic models was developed following a typical procedure but a newly-developed process corresponding to invariant-based tensor basis was applied to solve a concerned limitation. An implementation of implicit finite element method and numerical illustration were presented to demonstrate a computational performance under the proposed procedure. The performance of the proposed procedure is evaluated through numerical simulations of compression test under plane strain conditions. The resulting solutions can reach a convergence with considerably accuracy even by a relatively large strain.
  • 福永 守高, 北 健太郎, 蒲生 正浩, 加納 重義, 山田 敏郎
    p. 93
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    エポキシ樹脂硬化反応中のクラック発生に関しては多くの実験的レポートが出されているが,数値解析によるものは少ない.数値解析では反応率,温度,応力,ひずみのすべてを同時に取り扱う必要がある.このような問題では連成マトリクスによる解析が必要であるが,そのような研究報告を見つけることはできなかった.実験では2つの金属円筒の間に,エポキシを満たした硬化反応を行った.硬化反応中の金属円筒外側の円周方向ひずみが測定された.反応率を求めるための実験も別に行って,重回帰分析により反応速度式を求めた.粘弾性の影響を加味するために,Prony級数展開された粘弾性パラメータを求めた.実験結果と解析結果を比較することにより,エポキシ樹脂は反応率0.267からゲル化を開始し,0.330でほぼ完全にゲル化することがわかった.完全にゲル化した時点で,エポキシ樹脂と金属円筒の間に完全接着条件を設定した.その結果,実験で測定された円周方向ひずみと解析結果のそれは見事に一致した.
GS4-2 数値解析
  • 福永 守高, 古野 一裕, 横山 敦士, 山田 敏郎
    p. 97
    発行日: 2001年
    公開日: 2002/05/10
    会議録・要旨集 フリー
    シリコンウェハ熱処理用ヒーターの設計には,より速い応答時間とより小さい温度ムラのために,非定常解析が必要である.このような制御に用いられる方法として、PID制御はもっとも一般的である.PIDシミュレータは数多くあるが,様々な形状に対応する汎用性や外乱のような非線形性に対応するには不十分な点もあった.PIDシミュレータと有限要素法の組み合わせはこれらの問題を解決するのに有用である.PIDシミュレータが統合された有限要素法の有用性を調べるために,数値解析結果と定性的なPID挙動の比較がまず行われた.次に,応答時間を早くする目的で,様々なDパラメータの温度への影響を調べた.Dパラメーターを小さくすると,応答時間は速くなるが,温度ムラは大きくなる.今回のケースではD=20が最適であった.さらに,測温点の位置の影響を調べた.測温点が表面に近いほど,応答時間は速くなるが,温度ムラは大きくなる.2つのケースとも応答時間が速くなると温度ムラは大きくなった.結果として,この統合された数値解析手法により,適当なパラメータと測温点を求めることが有用である.
GS4-3 数値解析
GS4-4 数値解析
GS1-1 固体力学
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