財団法人ソフトウェア工学研究財団

平成12年度高度情報化支援ソフトウェアシーズ育成事業

GUIを備えた材料非線形メッシュレス法
解析システムの開発

Development of Analysis System of Material non-linear meshless method with GUI

萩原 世也(Seiya Hagihara)
佐賀大学 
佐賀市本庄町1番地
e-mail: hagihara@me.saga-u.ac.jp

池田 徹(Toru Ikeda)
九州大学
福岡市東区箱崎6-10-1
e-mail: ikeda@chem-eng.kyushu-u.ac.jp

宮崎 則幸(Noriyuki Miyazaki)
九州大学
福岡市東区箱崎6-10-1
e-mail: miyazaki@chem-eng.kyushu-u.ac.jp

渡辺 隆之(Takayuki Watanabe)
CRC総合研究所 
東京都江東区南砂2-7-5
e-mail: twata@crc.co.jp

村田 博(Hiroshi Murata)
CRC総合研究所 
東京都江東区南砂2-7-5
e-mail: hiroshi.murata@nifty.ne.jp


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概 要

 構造解析を含む構造設計CAE(Computer Aided Engineering)システムの中核である構造解析ツールには有限要素法(FEM)を用いたものが主流である.しかし有限要素法は,節点−要素のコネクティビィティ情報,すなわち要素情報である解析メッシュを作成することが必要とされ,形状等に依存したメッシュにより解析精度が異なる,あるいはリメッシュを行う際に再び節点−要素コネクティビィティ情報を再構築しなければならないなど,解析メッシュ作成に関しては熟達した技術者でも経験と時間を消費する作業とされている.
 一方,エレメントフリーガラーキン法(EFGM)は,有限要素法で必要とされる節点−要素のコネクティビィティ情報が不要なメッシュレス法の中でも,有力な数値解析手法のひとつとして注目され,現在開発が続けられている.この方法においては,これまでのような経験に基づいた解析対象の要素分割を行う必要がないため,メッシュ生成にかかる経験と時間を短縮する解析ツールとしてその開発が強く望まれている.
 今回開発したシステムにおいては,有限要素法の欠点とされるメッシュを必要としないメッシュレス法のひとつであるエレメントフリーガラーキン法により材料非線形である弾塑性解析を行うことができるシステムの開発により,弾塑性解析手法の確立,及び弾塑性破壊力学問題に対して適用できる破壊力学パラメータを求める解析手法の確立を行った.それとともに構造解析及び破壊力学解析においてグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を備えたユーザフレンドリなインテグレートシステムを開発した.このシステムの開発により,有限要素法とは異なるメッシュレス法による構造解析システムを得ることができた.

ABSTRACT

A lot of CAE (Computer Aided Engineering) systems adopt the FEM (Finite Element Method) as main solver of the systems. The finite element method needs connectivity information between nodes and elements. Creating mesh and remeshing work require the engineer the skill and time.
The element free Galerkin method (EFGM) is one of the meshless methods. This method is a new numerical method which is expected to be utilized for many problems of the continuum mechanics and for a main tool of the seamless system between the CAD and the CAE instead of the finite element method. The element free Galerkin method is desired as the CAE system reducing time and costs of the designing structures.
The element free Galerkin method has another feature. The EFGM has the continuity of the first derivative i.e. strain and stress for a structural analysis by selecting the weight function. Then we can obtain displacement, strain and stress anywhere. Calculating the fracture mechanics parameter, we can calculate more accurate fracture mechanics parameter for nonlinear fracture mechanics problems.
We develop the CAE system using the element free Galerkin method for material nonlinear analysis and calculating fracture mechanics parameters and develop the GUI (Graphical User Interface) system.

謝辞

「GUIを備えた材料非線形メッシュレス法解析システムの開発」の研究開発は,情報処理振興事業協会(IPA)より委託を受けた財団法人ソフトウェア工学研究財団(RISE)が実施した平成12年度「高度情報化支援ソフトウェアシーズ育成事業」での支援を受けて行ったことを付記し,感謝する.

当該研究開発の成果物に対する知的所有権はIPAと萩原世也,池田徹,宮崎則幸,株式会社CRC総合研究所の共有である.