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テラダ ケンジロウ
寺田 賢二郎
Kenjiro Terada
所属
災害科学国際研究所 災害評価・低減研究部門 計算安全工学研究分野
職名
教授
学位
  • Ph.D.(ミシガン大学)

経歴 4

  • 2012年7月 ~ 継続中
    東北大学 災害科学国際研究所 教授

  • 1999年7月 ~ 2012年6月
    東北大学 大学院 工学研究科 土木工学専攻 助教授(2007年より准教授に名称変更)

  • 1997年5月 ~ 1999年6月
    東北大学 大学院 情報科学研究科 講師

  • 1996年4月 ~ 1997年4月
    東京大学 大学院工学系研究科 船舶海洋工学専攻 助手

学歴 2

  • ミシガン大学 機械工学及び応用力学科 応用力学専攻

    ~ 1996年3月31日

  • 名古屋大学 工学部 土木工学

    ~ 1990年3月31日

所属学協会 8

  • 国際計算力学協会

    1996年8月 ~ 継続中

  • 土木学会

    1995年4月 ~ 継続中

  • 非線形CAE協会

    2003年5月 ~

  • 日本鉄鋼協会

    2003年4月 ~

  • 地盤工学会

    1997年4月 ~

  • 日本計算工学会

    1996年4月 ~

  • 日本機械学会

    1995年4月 ~

  • 材料学会

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研究キーワード 4

  • 固体力学

  • 応用力学

  • 計算機支援工学

  • 計算力学

研究分野 3

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 構造工学、地震工学 / 応用力学

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 土木材料、施工、建設マネジメント / 計算力学

  • 情報通信 / 計算科学 / 計算力学

受賞 11

  1. 計算工学会論文賞

    2020年5月 日本計算工学会 数値解析結果の空間モード分解による津波のリスク評価

  2. 功績賞

    2020年5月 日本計算工学会

  3. 日本機械学会論文賞(論文)

    2018年5月 日本機械学会 変形勾配の粘塑性・粘弾性乗算分解による熱可塑性樹脂のレオロジー的構成則

  4. Outstanding Paper: Awards for Excellence

    2018年 Emerald Publishing Numerical simulations of non-stationary distributions of electrochemical potentials in SOFC

  5. The IACM Fellows Award

    2014年7月

  6. 計算工学会論文賞

    2014年5月 日本計算工学会 コンクリートの破壊力学に基づく等方性損傷モデルの定式化とその性能評価

  7. 川井メダル

    2014年5月 日本計算工学会

  8. 計算工学会論文賞

    2013年5月 日本計算工学会 コンクリートの破壊力学に基づく等方性損傷モデルの定式化とその性能評価,

  9. 日本機械学会・計算力学部門 業績賞

    2007年11月 日本機械学会・計算力学部門 計算力学部門における業績が認められた

  10. 計算工学会論文賞

    2007年5月 日本計算工学会 日本計算工学会論文集に投稿された論文「多重被覆モデリングによる有限被覆法 -非均質脆性材料の不連続面進展解析-」日本計算工学会論文賞に値すると認められた

  11. 日本計算工学会論文賞

    2003年5月19日 日本計算工学会 日本計算工学会論文集に掲載された論文「Kinematically correct formulation for two-scale finite deformation problems, Transaction of JSCES, Vol. 2, 53-62, 2000」が日本計算工学会論文賞に値すると認められた

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論文 384

  1. Quantification of the contribution ratio of relevant input parameters on DEM-based granular flow simulations

    Junsen Xiao, Kenta Tozato, Shuji Moriguchi, Yu Otake, Kenjiro Terada

    Soils and Foundations 63 (6) 2023年12月

    DOI: 10.1016/j.sandf.2023.101378  

    ISSN:0038-0806

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    Granular flow is affected by multiple parameters, which makes its study challenging. The discrete element method (DEM) is widely employed to simulate granular flow in consideration of particle motion, particularly when the effects of related parameters and particle shape on flow characteristics are being studied. In this study, different combinations of four input parameters (spring coefficient, friction angle between elements, coefficient of restitution, and bottom friction) were first obtained with the help of the Latin hypercube sampling method. Then, a series of simulations were performed using DEM with different sets of input parameters in consideration of different particle shapes and contact models. Radial basis function (RBF) interpolation was then employed to construct a response surface of run-out distance. Monte Carlo simulations were also conducted to obtain the contribution ratio of each input parameter. The result revealed that the bottom friction has a significant influence on the run-out distance, while friction angle between elements and spring coefficient account for a small proportion in the contribution ratio. Moreover, it was confirmed that the coefficient of restitution has a considerable contribution ratio in the front part of elements. The results also revealed that the influence of the particle shape and contact model on the contribution ratio was not as important in comparison.

  2. Hydrologic-geotechnical modelling of shallow landslide and flood hazards caused by heavy rainfall

    Nilo Lemuel J. Dolojan, Shuji Moriguchi, Masakazu Hashimoto, Nguyen Xuan Tinh, Hitoshi Tanaka, Kenjiro Terada

    Engineering Geology 323 107184-107184 2023年9月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.enggeo.2023.107184  

    ISSN:0013-7952

  3. Variable passing method for combining 3D MPM-FEM hybrid and 2D shallow water simulations of landslide-induced tsunamis

    Shaoyuan Pan, Reika Nomura, Guoming Ling, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN FLUIDS 2023年8月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1002/fld.5233  

    ISSN:0271-2091

    eISSN:1097-0363

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    With a view to simulating the entire process of a landslide-triggered tsunami, ranging from tsunami generation to offshore wave propagation, with relatively low computational costs, we present a 2D-3D coupling strategy to bridge 3D MPM-FEM hybrid and 2D shallow water (SW) simulations. Specifically, considering the difference in basis functions between the 3D and 2D analysis methods, we devise a novel variable passing scheme in the domain overlapping method, in which a slightly overlapped domain enables the generated wave to pass through the connection boundaries with as little discrepancy as possible. For the tsunami generation stage in the 3D domain, the hybrid method combining the finite element method (FEM) and material point method (MPM) is adopted. In this method, the 3D governing equation of the solid phase is solved with the MPM, whereas the well-established 3D stabilized FEM is applied to that of the fluid phase in an Eulerian frame. Additionally, the phase-field method is employed to track the free surface of the 3D fluid domain. On the other hand, the SW equation that represents the offshore wave motion in the 2D domain is solved by the 2D stabilized FEM. Several numerical examples are presented to demonstrate the effectiveness of the developed scheme in properly passing the data from 3D/2D to 2D/3D domains.

  4. Local Mechanical Characterization and Fracture Prediction Modeling for Resistance Spot-Welded Joints of Advanced High-Strength Steel

    Zhenduo Yao, Masaki Omiya, Ninshu Ma, Shinnosuke Nishi, Kenji Takada, Kazuaki Okato, Kai Oide, Takaya Kobayashi, Jike Han, Kenjiro Terada

    Materials Today Communications 106787-106787 2023年8月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.mtcomm.2023.106787  

    ISSN:2352-4928

  5. Decision-making support utilizing real-time tsunami inundation and damage forecast 査読有り

    94 103807-103807 2023年8月

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1016/j.ijdrr.2023.103807  

    ISSN:2212-4209

  6. (High-Temperature Energy, Materials, & Processes Division Subhash Singhal Award) From Electrochemical to Mechanical Modeling of SOFCs and Their Experimental Validation

    Tatsuya Kawada, Satoshi Watanabe, Riyan Achmad Budiman, Keiji Yashiro, Kazuhisa Sato, Toshiyuki Hashida, Yuta Kimura, Takashi Nakamura, Koji Amezawa, Masami Sato, Reika Nomura, Mayu Muramatsu, Kenjiro Terada

    ECS Transactions 111 (6) 35-46 2023年5月19日

    出版者・発行元:The Electrochemical Society

    DOI: 10.1149/11106.0035ecst  

    ISSN:1938-5862

    eISSN:1938-6737

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    Tohoku University has been conducting research on the mechanical reliability of SOFCs under the financial support by NEDO (New Energy and Industrial technology Development Organization, Japan). Both numerical and experimental approaches have been taken at various levels, from electrochemical to structural analyses. An in-house code, SIMUDEL, was developed to simulate oxygen potential distribution inside the constituent materials in order to account for the chemical strain in cell/stack analyses. Non-linear stress-strain behaviors and inelastic deformation of the materials were characterized to improve the accuracy of the simulation. Predicting actual cell behavior, however, is still difficult, as unexpected factors often remain for each specific case. It is thus important to have in-situ or operando tools to observe the behavior of cells, such as deformation and stress generation. For that purpose, laser profilometer and X-ray stress analyzer were employed with a specially designed cell holder. Methods for evaluating local current density was also proposed. Currently, we are developing a protocol for testing robustness of planar SOFCs. Severe condition tests will be performed, and the results will be analyzed with the above-mentioned simulation.

  7. A method of fully implicit coupled analyses for thermoset resin subjected to cure based on variationally consistent formulation for finite thermo-viscoelasticity

    Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures 268 112161-112161 2023年4月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2023.112161  

    ISSN:0020-7683

  8. A method for rockfall risk quantification and optimal arrangement of protection structures along a road

    Hasuka Kanno, Shuji Moriguchi, Yuto Tsuda, Ikumasa Yoshida, Shoji Iwanaga, Kenjiro Terada

    Engineering Geology 314 2023年3月5日

    DOI: 10.1016/j.enggeo.2023.107004  

    ISSN:0013-7952

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    The purpose of this study is to introduce a novel framework that aids in the installation of rockfall protection structures for the risk reduction of rockfall-related damage. In this study, we propose a computational method that performs risk analysis for a road and plans an optimal arrangement of rockfall protection structures. First, a rockfall trajectory simulation is performed using a three-dimensional numerical analysis method to obtain sufficient data for risk analysis. Then, the risk to motorized traffic during a certain period is quantified considering the relationship between rock block volume and rockfall frequency, the movement of rock blocks, the vulnerability of elements at risk, and some other factors. Finally, a knapsack problem that aims to minimize the total risk on a road while satisfying a budget constraint is solved. The proposed method is applied to an actual site and represents that it can derive a layout for protection structures to maximize the cost-benefit performance depending on the road traffic and budget conditions. The obtained results of the structural protection plan can be used to support road managers in decision making.

  9. Extended B‐spline‐based implicit material point method enhanced by F‐bar projection method to suppress pressure oscillation

    Riichi Sugai, Jike Han, Yuya Yamaguchi, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 124 (11) 2423-2448 2023年2月12日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1002/nme.7216  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

  10. Gradient damage model for ductile fracture introducing degradation of damage hardening modulus: implementation and experimental investigations

    Jike Han, Seishiro Matsubara, Shinnosuke Nishi, Kenji Takada, Mayu Muramatsu, Masaki Omiya, Kensuke Ogawa, Kai Oide, Takaya Kobayashi, Masanobu Murata, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    International Journal of Fracture 240 (2) 183-208 2022年12月6日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1007/s10704-022-00681-9  

    ISSN:0376-9429

    eISSN:1573-2673

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    Abstract This study presents a gradient damage model for ductile fracture, in which the damage hardening modulus is degraded by the accumulation of plastic deformation and the volume expansion caused by negative hydrostatic pressure. The proposed model fulfills the thermodynamic requirements, and the governing equations are derived from energy minimization principles. Two parameter studies are carried out to confirm the basic performance of the proposed model, in which some typical ductile fracture responses are demonstrated by changing parameters for degrading the damage hardening modulus. Also, a series of numerical experiments are presented to reveal the ability of the proposed model to successfully simulate the fracture tests of advanced high strength steel sheets with different tensile strengths. It is indeed confirmed by the close agreement with experimental results that the proposed model is capable of realizing the breaking elongation, the transitional behavior from unstable to stable crack propagations, and the corresponding load–displacement curves. Also, the model successfully reproduces and predicts the crack initiation positions in notched specimens with different notch radii.

  11. A numerical study on the effects of particle size distribution on run-out distance of granular flow

    D. Watanabe, S. Moriguchi, K. Terada

    Soils and Foundations 62 (6) 101242-101242 2022年12月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.sandf.2022.101242  

    ISSN:0038-0806

  12. A transition scheme from diffusive to discrete crack topologies at finite strain during the course of a staggered iterative procedure

    Jike Han, Yuichi Shintaku, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 124 (6) 1405-1433 2022年11月21日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1002/nme.7169  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

  13. On the flow conditions requiring detailed geometric modeling for multiscale evaluation of coastal forests

    Reika Nomura, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    2022年10月12日

    出版者・発行元:Research Square Platform LLC

    DOI: 10.21203/rs.3.rs-2056280/v1  

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    Abstract The multiscale evaluation method is applied to assess the influence of detailed geometric modeling of trees on their macroscopic attenuation effect against tsunami-like flow. Specifically, we conduct a series of numerical flow tests (NFTs), i.e., 3D flow simulations in a local test domain (LTD), under various inflow conditions to evaluate the macroscopic flow characteristics in the LTD accommodating an array of either simple cylinder or detailed tree models that mimic a coastal forest. After the procedure of NFTs in the multiscale evaluation method is briefly summarized and the corresponding governing equations and analysis conditions are presented, we introduce two indices for evaluating the macroscopic flow characteristics within the framework of multiscale modeling. Based on the NFT results, we discuss how the modeling scheme for trees influences the macroscopic flow characteristics in terms of these indices and clarify the microscopic mechanisms that influence the macroscopic attenuation property. Additionally, the NFT results are compared with the experimental results to justify these discussions, and key factors are explored in terms of reproducing real phenomena. In addition, to apply the multiscale evaluation method to assess the disaster mitigation performance of various types of ecosystems in a realistic situation, we discuss under what circumstances and with what level of detail vegetation should be modeled.

  14. Sequential Bayesian Update to Detect the Most Likely Tsunami Scenario Using Observational Wave Sequences 査読有り

    Reika Nomura, Saneiki Fujita, Joseph M. Galbreath, Yu Otake, Shuji Moriguchi, Shunichi Koshimura, Randall J. LeVeque, Kenjiro Terada

    Journal of Geophysical Research: Oceans 127 (10) 2022年10月5日

    出版者・発行元:American Geophysical Union (AGU)

    DOI: 10.1029/2021jc018324  

    ISSN:2169-9275

    eISSN:2169-9291

  15. Variational crack phase-field model for ductile fracture with elastic and plastic damage variables

    Jike Han, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 400 115577-115577 2022年10月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.cma.2022.115577  

    ISSN:0045-7825

  16. Limit equilibrium method-based 3D slope stability analysis for wide area considering influence of rainfall

    Kenta Tozato, Nilo Lemuel J. Dolojan, Yoshiya Touge, Shuichi Kure, Shuji Moriguchi, Seiki Kawagoe, So Kazama, Kenjiro Terada

    Engineering Geology 308 106808-106808 2022年10月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.enggeo.2022.106808  

    ISSN:0013-7952

  17. Optimal probabilistic placement of facilities using a surrogate model for 3D tsunami simulations

    Kenta Tozato, Shuji Moriguchi, Shinsuke Takase, Yu Otake, Michael R. Motley, Anawat Suppasri, Kenjiro Terada

    2022年8月1日

    出版者・発行元:Copernicus GmbH

    DOI: 10.5194/nhess-2022-208  

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    Abstract. Tsunamis are associated with numerous uncertainties. Therefore, there has been an emphasis on setting the placement of infrastructure facilities based on probabilistic approaches. However, advanced numerical simulations have been often insufficiently utilized due to high computational costs. Therefore, in this study, we developed a framework that could efficiently utilize the information obtained from advanced numerical simulations for probabilistic assessment and investigation of the optimal placement of facilities based on calculated probability. Proper orthogonal decomposition (POD) techniques were employed for utilizing the data from the numerical simulations for probabilistic risk evaluation. We constructed a surrogate model in which POD was efficiently used to extract the spatial modes. The results of the numerical simulation were expressed as a linear combination of the modes, and the POD coefficients were expressed as a function of the uncertainty parameters to represent a result of an arbitrary scenario at a low computational cost. We conducted numerical simulations of the 2011 tsunami off the Pacific Coast caused by Tohoku Earthquake as an example of the method proposed in this study. The tsunami reached the target area, and the fault parameters of “slip” and “rake” were selected as the target uncertainties. We then created several scenarios in which these parameters were changed and conducted further numerical simulations using POD to construct a surrogate model. We selected the maximum inundation depth in the target area and the maximum impact force that acts on the buildings as the target risk indices, and we constructed a surrogate model of the spatial distributions of each indicator. Furthermore, we conducted Monte Carlo simulations using the constructed surrogate model and the information on fluctuations in uncertainties to calculate the spatial distribution of the failure criterion exceedance probabilities. We then used the Monte Carlo simulation results and a genetic algorithm to identify the optimal placement of facilities based on probability. We also discuss how the optimal placement changes according to differences in risk indices and the differences between parallel and series systems. The failure scenarios for each system are also discussed based on the failure probability. We show that the proposed method of efficiently utilizing advanced numerical simulation information was useful for conducting probabilistic hazard assessments and investigating the optimal placement of facilities based on probability theory.

  18. Influence of strength and notch shape on crack initiation and propagation behavior of advanced high strength steel sheets

    Masaki Omiya, Seiya Arakawa, Zhenduo Yao, Mayu Muramatsu, Shinnosuke Nishi, Kenji Takada, Masanobu Murata, Kazuaki Okato, Kensuke Ogawa, Kai Oide, Takaya Kobayashi, Jike Han, Kenjiro Terada

    Engineering Fracture Mechanics 271 108573-108573 2022年8月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.engfracmech.2022.108573  

    ISSN:0013-7944

  19. Two-scale topology optimization for transient heat analysis in porous material considering the size effect of microstructure

    Naruethep Sukulthanasorn, Hiroya Hoshiba, Koji Nishiguchi, Mao Kurumatani, Robert Fleischhauer, Kuniharu Ushijima, Michael Kaliske, Kenjiro Terada, Junji Kato

    Structural and Multidisciplinary Optimization 65 (7) 2022年7月

    DOI: 10.1007/s00158-022-03257-2  

    ISSN:1615-147X

    eISSN:1615-1488

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    This paper presents a two-scale topology optimization framework for determining the optimal microstructure in porous material under transient heat conduction and transfer. The new optimization model, which can consider the surface area directly from microstructure topology as the size-dependent term, is introduced to enhance the heat transfer performance. In more detail, a homogenization method capable of considering the size-dependent microscopic heat transfer effect is adopted to express the microscopic material responses. A well-known material interpolation, referred to as the SIMP approach, and the design-dependent linear function are used for interpolating intermediate material properties. The minimal transient heat compliance is chosen as an objective function in this optimization problem. For the sensitivity analysis, a coupled-adjoint variable method is adopted to derive transient sensitivity formulation. The analysis shows that the proposed topology optimization model captures not only the transient heat but also the size effect of the microstructure in a transient heat analysis in porous material.

  20. Generalized coordinate smoothed particle hydrodynamics with an overset method in total Lagrangian formulation

    Huachao Deng, Yoshiaki Kawagoe, Yoshiaki Abe, Kenjiro Terada, Tomonaga Okabe

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 2022年6月3日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1002/nme.7043  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

  21. Three-dimensional limit equilibrium slope stability analysis on real slope failures caused by heavy rain and earthquake

    Saneiki FUJITA, Nilo Lemuel DOLOJAN, Shuji MORIGUCHI, Kenjiro TERADA, Takashi KYOYA

    Japanese Geotechnical Journal 17 (2) 159-169 2022年6月1日

    出版者・発行元:The Japanese Geotechnical Society

    DOI: 10.3208/jgs.17.159  

    eISSN:1880-6341

  22. A CDM-like constitutive law for predicting degradation of strength and ductility of steel subjected to cyclic loading

    Yuichi Shintaku, Seiichiro Tsutsumi, Kenjiro Terada

    International Journal of Plasticity 153 2022年6月

    DOI: 10.1016/j.ijplas.2022.103237  

    ISSN:0749-6419

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    This paper presents a continuum-damage-model-like constitutive law embedding cohesive cracks with plasticity-induced damage to represent the degradation of strength and ductility of steel under cyclic loading. The proposed constitutive law accommodates an arbitrary hyperelasticity-based plastic model with the use of the deformation gradient multiplicatively decomposed into separation-induced, elastic and plastic parts, and incorporated with an additional isotropic hardening rule endowed with a memory surface. While the elastic–plastic deformation along with isotropic and kinematic hardening is represented by a Hencky-type model, the separation-induced deformation gradient due to material separation is employed to embed an arbitrary cohesive traction separation law (CTSL) into the hyperelasticity-based plastic model. Also, a plasticity-induced damage variable is added to the selected CTSL to degrade the critical energy release rate. In addition, a new material constant is introduced to adjust the ratio between the critical values of cohesive traction and material separation width in the CTSL. On the other hand, the additional hardening rule depending on memory surface is appended in conjunction with the conventional isotropic and kinematic hardening rules to reflect the difference in plastic deformation with various ranges of cyclic loading. Several experiments are conducted to identify the material parameters and verify the validity of the proposed model. By reference to the experimental results, the capability of our proposed constitutive law is demonstrated in predicting the degradation of tensile strength and breaking elongation of a steel after cyclic loading.

  23. 模擬津波動態とベイズ更新によるリアルタイム津波リスク評価手法

    野村 怜佳, 藤田 真粹, 大竹 雄, 森口 周二, 越村 俊一, 寺田 賢二郎, 橋詰 正広

    日本計算工学会論文集 2022 20220003-20220003 2022年5月19日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会

    DOI: 10.11421/jsces.2022.20220003  

    eISSN:1347-8826

  24. Rapid tsunami force prediction by mode-decomposition-based surrogate modeling

    Kenta Tozato, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Yu Otake, Yo Fukutani, Kazuya Nojima, Masaaki Sakuraba, Hiromu Yokosu

    NATURAL HAZARDS AND EARTH SYSTEM SCIENCES 22 (4) 1267-1285 2022年4月

    出版者・発行元:COPERNICUS GESELLSCHAFT MBH

    DOI: 10.5194/nhess-22-1267-2022  

    ISSN:1561-8633

    eISSN:1684-9981

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    This study presents a framework for rapid tsunami force predictions by the application of mode-decomposition-based surrogate modeling with 2D-3D coupled numerical simulations. A limited number of large-scale numerical analyses are performed for selection scenarios with variations in fault parameters to capture the distribution tendencies of the target risk indicators. Then, the proper orthogonal decomposition (POD) is applied to the analysis results to extract the principal modes that represent the temporal and spatial characteristics of tsunami forces. A surrogate model is then constructed by a linear combination of these modes, whose coefficients are defined as functions of the selected input parameters. A numerical example is presented to demonstrate the applicability of the proposed framework to one of the tsunami-affected areas during the Great East Japan Earthquake of 2011. Combining 2D and 3D versions of the stabilized finite element method, we carry out a series of high-precision numerical analyses with different input parameters to obtain a set of time history data of the tsunami forces acting on buildings and the inundation depths. POD is applied to the data set to construct the surrogate model that is capable of providing the predictions equivalent to the simulation results almost instantaneously. Based on the acceptable accuracy of the obtained results, it was confirmed that the proposed framework is a useful tool for evaluating time-series data of hydrodynamic force acting on buildings.

  25. Submarine landslide source modeling using the 3D slope stability analysis method for the 2018 Palu, Sulawesi, tsunami

    Chatuphorn Somphong, Anawat Suppasri, Kwanchai Pakoksung, Tsuyoshi Nagasawa, Yuya Narita, Ryunosuke Tawatari, Shohei Iwai, Yukio Mabuchi, Saneiki Fujita, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Cipta Athanasius, Fumihiko Imamura

    Natural Hazards and Earth System Sciences 22 (3) 891-907 2022年3月17日

    DOI: 10.5194/nhess-22-891-2022  

    ISSN:1561-8633

    eISSN:1684-9981

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    Studies have indicated that submarine landslides played an important role in the 2018 Sulawesi tsunami event, damaging the coast of Palu Bay in addition to the earthquake source. Most of these studies relied on observed coastal subaerial landslides to reproduce tsunamis but could still not fully explain the observational data. Recently, several numerical models included hypothesized submarine landslides that were taken into account to obtain a better explanation of the event. In this study, for the first time, submarine landslides were simulated by applying a numerical model based on Hovland's 3D slope stability analysis for cohesive-frictional soils. To specify landslide volume and location, the model assumed an elliptical slip surface on a vertical slope of 27ĝ€¯m of mesh-divided terrain and evaluated the minimum safety factor in each mesh area based on the surveyed soil property data extracted from the literature. The soil data were assumed as seabed conditions. The landslide output was then substituted into a two-layer numerical model based on a shallow-water equation to simulate tsunami propagation. The tsunamis induced by the submarine landslide that were modeled in this study were combined with the other tsunami components, i.e., coseismal deformation and tsunamis induced by previous literature's observed subaerial coastal collapse, and validated with various post-event field observational data, including tsunami run-up heights and flow depths around the bay, the inundation area around Palu city, waveforms recorded by the Pantoloan tide gauge, and video-inferred waveforms. The model generated several submarine landslides, with lengths of 0.2-2.0ĝ€¯km throughout Palu Bay. The results confirmed the existence of submarine landslide sources in the southern part of the bay and showed agreement with the observed tsunami data, including run-ups and flow depths. Furthermore, the simulated landslides also reproduced the video-inferred waveforms in three out of six locations. Although these calculated submarine landslides still cannot fully explain some of the observed tsunami data, they emphasize the possible submarine landslide locations in southern Palu Bay that should be studied and surveyed in the future.

  26. 塑性ひずみ範囲の依存性を考慮した硬化則を用いた弾塑性モデルのための主双対内点法による陰的解法 査読有り

    新宅 勇一, 中村 文俊, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会論文集 2022 20220001-20220001 2022年1月27日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会

    DOI: 10.11421/jsces.2022.20220001  

    eISSN:1347-8826

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    本研究では,塑性ひずみ範囲への依存性をMemory surfaceにより表現することができる硬化則を用いた弾塑性モデルについて,主双対内点法およびリターンマッピングアルゴリズムを組み合わることで安定的に求解可能な陰的解法を提案する.主双対内点法を用いることによって,降伏関数やMemory surfaceのような不等式制約条件付きの最小化問題を連続的に最適化可能となる.具体的には,スラック変数を導入することで不等式制約条件を等式制約に置き換えたうえで,パス追跡法によって双対ギャップを徐々にゼロに近づけることで最適化する.一方,主双対内点法は通常のリターンマッピングアルゴリズムよりも未知変数が増加するため,計算コストが大きなる.そこで,Memory surfaceを用いた弾塑性モデルのために,主双対内点法およびリターンマッピングアルゴリズムを組み合わせた陰的解法を提案する.まず,通常の等方硬化則のみを考慮した弾塑性モデルの降伏関数に対して,主双対内点法およびリターンマッピングアルゴリズムを適用した場合の精度および収束性について比較したうえで,Memory surfaceを用いた弾塑性モデルに対して最も有効な数値解析手法について検討する.最後に,異なる塑性ひずみ範囲の繰り返し載荷を受けるノッチ付き丸棒試験片の有限要素解析を通して,Memory surfaceを用いた弾塑性モデルの陰的解法として提案手法の有用性を示す.

  27. QUANTIFICATION OF THE EFFECT OF ROCK SHAPE PROPARTIES ON THE DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF ROCKFALL RUN-OUT

    Taiki YOSHIDA, Daiki WATANABE, Hasuka KANNO, Shuji MORIGUCHI, Kenjiro TERADA

    Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. C (Geosphere Engineering) 78 (3) 210-224 2022年

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejge.78.3_210  

    eISSN:2185-6516

  28. 斜面安定解析の代理モデルを用いた豪雨による土砂災害の広域即時予測

    外里 健太, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    理論応用力学講演会 講演論文集 66 83 2022年

    出版者・発行元:日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」

    DOI: 10.11345/japannctam.66.0_83  

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    事前に実施した数値シミュレーション結果を活用して,豪雨に広域土砂災害の即時予測を可能にする枠組みについて提案する.本研究では,浸透解析,地表流解析,3次元極限平衡法を用いた斜面安定解析を実施することで土砂災害危険度の評価を行う.降雨の条件を複数変化させて事前に計算を行い,浸潤面深さの空間分布と安全率の空間分布についてデータベースを構築する.それらのデータベースに対して,固有直交分解とKrigingを適用することで,安全率の空間分布を低計算コストで表現可能な代理モデルを構築する.本研究では,実地形データに対して提案手法の適用を行い,その妥当性を検証した.得られた結果から,提案手法が,広域斜面災害の即時的なリスク評価に対して,有効な手法になりうることを確認した.

  29. Transient thermal porous structure designed by two-scale concurrent topology optimization

    Naruethep Sukulthanasorn, Mao Kurumatani, Koji Nishiguchi, Junji Kato, Kenjiro Terada

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2022 2022年

    DOI: 10.11421/jsces.2022.20220004  

    eISSN:1347-8826

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    The present paper proposes the novel design framework for thermal porous structure based on two-scale concurrent topology optimization subject to transient heat analysis. The optimization model considers the heat transfer through the microstructure surface to enhance the heat dissipation performance design. In particular, a well-known homogenization method incorporated the size-dependent term of microscopic heat transfer is exploited to obtain the material properties. Meanwhile, the unsteady-state heat condition is applied to the macrostructure. Furthermore, the heat compliance objective function and the derived analytical sensitivity formulations are adopted to determine the two-scale optimal topologies. As a numerical result, the concurrent design of micro-and macrostructures show the remarkable transient effect. It is also indicated that the microstructure size and the volume constraint are significant parameters for the design of heat performance.

  30. Numerical simulation for deformation of laminates combining the novel shell element with the decoupled two-scale viscoelastic analysis of FRP

    Takeki Yamamoto, Tomonaga Okabe, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures 234-235 111236-111236 2022年1月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2021.111236  

    ISSN:0020-7683

  31. Multiscale evaluation method of the drag effect on shallow water flow through coastal forests based on 3D numerical simulations

    Reika Nomura, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Randall J. LeVeque

    International Journal for Numerical Methods in Fluids 94 (1) 32-58 2021年10月11日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1002/fld.5046  

    ISSN:0271-2091

    eISSN:1097-0363

  32. Crack phase-field model equipped with plastic driving force and degrading fracture toughness for ductile fracture simulation

    Jike Han, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Michael Kaliske, Kenjiro Terada

    Computational Mechanics 69 (1) 151-175 2021年9月23日

    出版者・発行元:Springer Science and Business Media LLC

    DOI: 10.1007/s00466-021-02087-1  

    ISSN:0178-7675

    eISSN:1432-0924

  33. Time‐Dependent Probabilistic Tsunami Inundation Assessment Using Mode Decomposition to Assess Uncertainty for an Earthquake Scenario

    Yo Fukutani, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Yu Otake

    Journal of Geophysical Research: Oceans 126 (7) 2021年7月

    出版者・発行元:American Geophysical Union (AGU)

    DOI: 10.1029/2021jc017250  

    ISSN:2169-9275

    eISSN:2169-9291

  34. Real-time Tsunami Force Prediction by Mode Decomposition-Based Surrogate Modeling

    Kenta Tozato, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Yu Otake, Yo Fukutani, Kazuya Nojima, Masaaki Sakuraba, Hiromu Yokosu

    2021年5月7日

    出版者・発行元:Copernicus GmbH

    DOI: 10.5194/nhess-2021-77  

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    Abstract. This study presents a framework for real-time tsunami force predictions by the application of mode decomposition based surrogate modelling with 2D-3D coupled numerical simulations. A limited number of large-scale numerical analyses are performed for a selection scenarios with variations in fault parameters to capture the distribution tendencies of the target risk indicators. Then, the proper orthogonal decomposition (POD) is applied to the analysis results to extract the principal modes that represent the temporal and spatial characteristics of tsunami forces. A surrogate model is then constructed by a linear combination of these modes, whose coefficients are defined as functions of the selected input parameters. A numerical example is presented to demonstrate the applicability of the proposed framework to one of the tsunami-affected areas during the Great East Japan Earthquake of 2011. Combining 2D and 3D versions of the stabilized finite element method, we carry out a series of high precision numerical analyses with different input parameters to obtain a set of time history data of the tsunami forces acting on buildings and the inundation depths. POD is applied to the data set to construct the surrogate model that is capable of providing the predictions equivalent to the simulation results almost instantaneously. Based on the acceptable accuracy of the obtained results, it was confirmed that the proposed framework is a useful tool for evaluating time series data of hydrodynamic force acting on buildings.

  35. Thermo-mechanical coupled incremental variational formulation for thermosetting resins subjected to curing process

    Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Risa Saito, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures 216 30-42 2021年5月1日

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2021.01.014  

    ISSN:0020-7683

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    This study presents an incremental variational formulation (IVF) for the thermo-mechanical problem of resin products subjected to curing, for which a dual dissipation potential (DDP) for the cure state is originally derived in conjunction with that for viscoelasticity. Following the thermodynamically consistent formulation for the time evolution equation of the degree of cure (DOC) of a thermosetting resin and the linear viscoelastic law, we derive these DDPs by way of Legendre-Fenchel transformations with respect to characteristic dissipations. The evolution of DOC is then casted into the flow rule in mathematical theory of plasticity with the introduction of the curing multiplier as a new internal state variable in an analogous fashion to Perzyna's viscoplastic regularization theory. Then, the pseudo stress is introduced as a new internal state variable to parameterize the derived flow rule of DOC. By virtue of this pseudo stress, we naturally define an incremental variational problem constrained by the parameterized flow rule in order to construct a semi-implicit scheme for the variational constitutive update. The finite element discretization is applied to the governing equations that satisfy the stationary conditions so that we could perform thermo-mechanical analyses of a thermosetting resin subjected to curing with the strong coupling procedure. The verification analysis is conducted to confirm the validity of the numerical result obtained by the proposed method in comparison with that of the conventional framework and followed by a demonstrative numerical example to simulate the stress development and relaxation in a virtual device subjected to different thermal histories.

  36. Chemomechanical Simulation of LiF-Rich Solid–Electrolyte Interphase Formed from Fluoroethylene Carbonate on a Silicon Anode

    Yuki Kamikawa, Koji Amezawa, Kenjiro Terada

    ACS Applied Energy Materials 4 (4) 3231-3239 2021年4月26日

    出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)

    DOI: 10.1021/acsaem.0c03014  

    ISSN:2574-0962

    eISSN:2574-0962

  37. A computational design optimization method for rockfall protection embankments

    Hasuka Kanno, Shuji Moriguchi, Shunsuke Hayashi, Kenjiro Terada

    Engineering Geology 284 2021年4月

    DOI: 10.1016/j.enggeo.2020.105920  

    ISSN:0013-7952

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    In this study, an optimization method based on numerical rockfall simulation is proposed to determine the layout design of a protection embankment, including its position and length on a construction site. Stopping rockfalls farther away from the slope toe requires a lower embankment since the movement of the rockfall decreases with the runout distance and, at the same time, a longer embankment due to the lateral deviation from the central rockfall path. This complicated relation makes the layout design difficult. The proposed method mainly focuses on two design parameters: the distance from the slope toe and the embankment length. With regard to these two decision variables, an optimization problem is formulated, with the aim of minimizing the installation cost of an embankment, which is subject to the global performance requirement for arresting rockfalls. Solving this problem leads to the identification of an optimal layout plan for an embankment at the site of interest. The optimization result is objective and quantitative; therefore, it allows us to choose the best one from several embankment types with different design conditions and costs. To evaluate the performance of the proposed method, an application example was conducted using a virtual rock-slope model. In this application, we employed the discrete element method for the rockfall trajectory simulations. The optimization process was then conducted on 50 different groups of computed trajectories to determine the most economical and stable construction plan among several embankment types and all possible layouts. The reliability of the result was also supported by the fact that the variations in the optimal solutions were reduced with the increase in the sample size.

  38. Extended B-spline-based implicit material point method

    Yuya Yamaguchi, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 122 (7) 1746-1769 2021年4月

    DOI: 10.1002/nme.6598  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

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    An implicit material point method (MPM) is enhanced by extended B-splines with the aim of achieving numerical stability and properly imposing boundary conditions. The standard B-spline basis functions capable of suppressing the cell-crossing error are used for the approximation over the domain, whereas extended B-splines (EBS) are active for boundary cells, each of which is occupied by a small physical domain. The basis consisting of EBS plays a central role to avoid both stress oscillation arising from inaccurate numerical integration and ill-conditioning of their resulting tangent matrices, both of which are caused by the boundary cells containing smaller number of material points than interior ones. Besides the standard material points for the interior region, boundary points are introduced to explicitly represent the boundary geometries and their movements, and to weakly impose an arbitrary boundary condition with the Nitsche's method. The Nitsche's terms in the linearized weak form are decomposed into normal and tangential directions to deal with both slip and nonslip boundary conditions. Four case studies are made to demonstrate the performance and capability of the proposed method, named EBS-MPM, in stably solving the quasi-static equilibrium problems for hyperelastic bodies and properly applying arbitrary boundary conditions.

  39. A variationally consistent formulation of the thermo-mechanically coupled problem with non-associative viscoplasticity for glassy amorphous polymers

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures 212 152-168 2021年3月1日

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2020.12.004  

    ISSN:0020-7683

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    This study presents a variationally consistent formulation of the thermo-mechanically coupled problem with non-associative viscoplasticity for glassy amorphous polymers. First, the decomposition of the equivalent plastic strain is carried out to derive the variational consistent evolution law of the shear yield strength with reference to the analogous approach taken for formulating the Armstrong-Frederick model. Second, an alternative form of the dual viscoplastic dissipation potential is proposed to recast the principle of maximum plastic dissipation for viscoplasticity to be of the same form of rate-independent plasticity with the introduction of the extended yield function. Third, we address the optimization problem relevant to the thermo-mechanically coupled behavior of glassy amorphous polymers within the incremental variational framework with the help of the parameterization of flow rules. Thanks to the achieved variational consistency, the mathematical model derived by the proposed formulation can enjoy several benefits for ensuring the stability of the strongly coupled discretized equations in the monolithic method under the condition that the material behavior is stable. In addition, since the present formulation does not require the time derivative of the shear yield strength, the resulting evolution equation accommodates the time variations of temperature in terms of its material properties, implying that it is amenable to various thermal processes other than isothermal ones. Numerical examples are presented to demonstrate the capability of the proposed formulation in simulating actual compression tests conducted on a PMMA specimen that exhibits complex thermo-mechanically coupled phenomena.

  40. Energy-Loss Near-Edge Structures and Low-Loss Structures of Polymers in a Solid Electrolyte Interface Formed from Fluoroethylene Carbonate on a Si Anode Clarified by DFT Calculations

    Yuki Kamikawa, Koji Amezawa, Kenjiro Terada

    The Journal of Physical Chemistry C 125 (7) 3890-3900 2021年2月25日

    出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c10204  

    ISSN:1932-7447

    eISSN:1932-7455

  41. A decoupling scheme for two-scale finite thermoviscoelasticity with thermal and cure-induced deformations

    Risa Saito, Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Tomonaga Okabe, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 122 (4) 1133-1166 2021年2月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1002/nme.6575  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

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    This article proposes a decoupling scheme for two-scale analysis of fiber-reinforced plastics (FRP) exhibiting finite thermoviscoelasticity in consideration of the dependences of resin's mechanical and nonmechanical deformation characteristics on the degree of cure (DOC) and ambient temperature. To characterize the macroscopic material behavior, numerical material tests are carried out on a unit cell composed of a polymer resin matrix and carbon fibers. The generalized Maxwell model (GMM) is employed for resin' material behavior, while its orthotropic version is assumed for FRP. The evolution of DOC is reflected in the evaluation of the nonmechanical deformation by cure shrinkage in addition to thermal expansion/contraction. The key ingredient of this study is the novel strategy for identifying the macroscopic coefficients of these nonmechanical deformations, both of which must be separately defined in the equilibrium and nonequilibrium elements of the orthotropic GMM. In addition, a modification is originally made on the evolution equations of the nonequilibrium stresses in the GMM. The verification analyses are carried out to confirm the adequateness of the proposed identification methods and followed by numerical examples of two-scale analysis to demonstrate the capability of simulating the macro- and microscopic thermomechanical responses of FRP subjected to curing.

  42. A Gurson model improved by cohesive traction-separation law to realize transition from ductile to brittle fracture

    Takuya Kagimura, Yuichi Shintaku, Seiichiro Tsutsumi, Kenjiro Terada

    Yosetsu Gakkai Ronbunshu/Quarterly Journal of the Japan Welding Society 38 (2) 126S-130S 2021年

    DOI: 10.2207/QJJWS.38.126S  

    ISSN:0288-4771

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    The objective of this study is to improve Gurson model by combining with cohesive traction-separation law to realize crack propagation associated with transition from ductile to brittle fracture. To embed the cohesive cracks into the Gurson model, five kinds of conditional equations are solved for the crack opening displacement and the plastic strain. One of the conditional equations correspond to the local balance equations between the cohesive tractions and the principal stresses and the others are the yield function, the isotropic hardening law, evolutional equation of void volume fraction and inequality constraint. The enhanced Gurson model allows us to represent the nucleation and propagation of the ductile crack along with the void nucleation and growth. Moreover, it is realized by the embedded cohesive traction-separation law that the stress rapidly drops down when the crack accelerates due to the transition from the ductile to brittle fracture. Throughout the numerical examples at several temperatures, it is confirmed that the proposed model enables us to realize load-displacement curves depending on temperature along with the ductile-brittle transition. Also, the proposed model has represented changes of crack propagation rate and void volume fraction by depending on temperature. Furthermore, the proposed model has capability of reproducing the crack propagation associated with the transition from the ductile to brittle fracture at -60 °C.

  43. EFFECT OF PARTICLE SIZE DISTRIBUTIONS ON GRANULAR FLOW SIMULATIONS USING DISCRETE ELEMENT METHOD

    Daiki WATANABE, Shuji MORIGUCHI, Kenjiro TERADA

    Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. C (Geosphere Engineering) 77 (4) 392-402 2021年

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejge.77.4_392  

    eISSN:2185-6516

  44. 低減破壊エネルギーを用いた phase-field 延性損傷モデル

    韓 霽珂, 村田 真伸, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 松原 成志朗, 西 紳之介, 高田 賢治, 村松 眞由, 大宮 正毅, 小川 賢介, 生出 佳, 小林 卓哉

    日本計算工学会論文集 2021 20210014-20210014 2021年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会

    DOI: 10.11421/jsces.2021.20210014  

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    <p>本研究では,弾塑性材料の破壊挙動の現象論的理解に基づく新たな低減破壊エネルギーを導入したphase-field延性損傷モデルを提案する.提案モデルの自由エネルギーは弾性・塑性・損傷の3成分の和として構成され,支配方程式は連続体熱力学理論に基づくローカル・グローバルエネルギー最適化問題の停留条件として導出される.その際,塑性変形及び負の静水圧によって起こされる微小欠陥やそれらの結合を反映した低減破壊エネルギーを導入する.このおかげで,提案モデルは材料剛性および破壊エネルギーの低減を実現し,弾塑性材料の破壊挙動をシミュレート可能となる.2つの数値計算例を通して,典型的な延性損傷を再現し,提案モデルの性能を例証する.</p>

  45. MPM–FEM hybrid method for granular mass–water interaction problems

    Shaoyuan Pan, Yuya Yamaguchi, Anawat Suppasri, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    Computational Mechanics 2021年

    DOI: 10.1007/s00466-021-02024-2  

    ISSN:0178-7675

    eISSN:1432-0924

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    The present study proposes an MPM (material point method)–FEM (finite element method) hybrid analysis method for simulating granular mass–water interaction problems, in which the granular mass causes dynamic motion of the surrounding water. While the MPM is applied to the solid (soil) phase whose motion is suitably represented by Lagrangian description, the FEM is applied to the fluid (water) phase that is adapted for Eulerian description. Also, the phase-field approach is employed to capture the free surface. After the accuracy of the proposed method is tested by comparing the results to some analytical solutions of the consolidation theory, several numerical examples are presented to demonstrate its capability in simulating fluid motions induced by granular mass movements.

  46. Correction to: Mapping method of rainfall-induced landslide hazards by infiltration and slope stability analysis: A case study in Marumori, Miyagi, Japan, during the October 2019 Typhoon Hagibis (Landslides, (2021), 10.1007/s10346-020-01617-x)

    Nilo Lemuel J. Dolojan, Shuji Moriguchi, Masakazu Hashimoto, Kenjiro Terada

    Landslides 2021年

    DOI: 10.1007/s10346-021-01642-4  

    ISSN:1612-510X

    eISSN:1612-5118

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    The article “Mapping method of rainfall-induced landslide hazards by infiltration and slope stability analysis”, written by Dolojan, N.L.J., Moriguchi, S., Hashimoto, M. et al., was originally published online on the publisher’s internet portal on 30 January 2021 with Open Access under a Creative Commons Attribution 4.0 International License. With the author’s/authors’ decision to cancel Open Access the copyright of the article changed on 1 February 2021 to © Springer- Verlag GmbH Germany, part of Springer Nature 2021 with all rights reserved. The original article has been corrected.

  47. FE <sup>r</sup> method with surrogate localization model for hyperelastic composite materials

    Ryo Hatano, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Julien Yvonnet

    Advanced Modeling and Simulation in Engineering Sciences 7 (1) 2020年12月1日

    DOI: 10.1186/s40323-020-00175-0  

    eISSN:2213-7467

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    This study presents a method for constructing a surrogate localization model for a periodic microstructure, or equivalently, a unit cell, to efficiently perform micro-macro coupled analyses of hyperelastic composite materials. The offline process in this approach is to make a response data matrix that stores the microscopic stress distributions in response to various patterns of macroscopic deformation gradients, which is followed by the proper orthogonal decomposition (POD) of the matrix to construct a reduced order model (ROM) of the microscopic analysis (localization) with properly extracted POD bases. Then, response surfaces of the POD coefficients are constructed so that the ROM can be continuous with respect to the input datum, namely, the macroscopic deformation gradient. The novel contributions of this study are the application of the L2 regularization to the interpolation approximations of the POD coefficients by use of radial basis functions (RBFs) to make the response surfaces continuous and the combined use of the cross-validation and the Bayesian optimization to search for the optimal set of parameters in both the RBFs and L2regularization formula. The resulting model can be an alternative to microscopic finite element (FE) analyses in the conventional FE 2 method and realizes FE r with 1 < r< < 2 accordingly. Representative numerical examples of micro-macro coupled analysis with the FE r are presented to demonstrate the capability and promise of the surrogate localization model constructed with the proposed approach in comparison with the results with high-fidelity direct FE 2.

  48. Advances of International Collaboration on M9 Disaster Science: Scientific Session Report

    Elizabeth Maly, Kenjiro Terada, Randall J. LeVeque, Naoko Kuriyama, Daniel B. Abramson, Lan T. Nguyen, Ann Bostrom, Jorge León, Michael Motley, Patricio A. Catalan, Shunichi Koshimura, Shuji Moriguchi, Yuya Yamaguchi, Carrie Garrison-Laney, Anawat Suppasri, Erick Mas

    Journal of Disaster Research 15 (7) 890-899 2020年12月1日

    出版者・発行元:Fuji Technology Press Ltd.

    DOI: 10.20965/jdr.2020.p0890  

    ISSN:1881-2473

    eISSN:1883-8030

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    The goal of the Scientific Session: “Advances of International Collaboration on M9 Disaster Science” at the 2nd World Bosai Forum (WBF) in Sendai in November 2019 was to share progress on research projects and findings related to an M9 mega-disaster event, building on outcomes from a March 2019 collaborative workshop on M9 disaster science between research partners from the International Research Institute of Disaster Science (IRIDeS)/Tohoku University, University of Washington-Seattle (UW), and the Research Center for Integrated Disaster Risk Management (CIGIDEN). This paper reports on the presentations during the WBF Scientific Session, which shared updates and outputs of research collaborations from different disciplines, following the themes of risk-based planning, structural engineering, tsunami observation and early warning, and tsunami simulation and probabilistic tsunami risk assessment. This international and cross-disciplinary collaboration has led to the advancement of a number of specific research projects in different fields, as well as a robust network of researchers in the three countries. Based in coastal regions facing similar risks of massive earthquakes and tsunami in Japan, the United States, and Chile, it is hoped that ongoing and future collaboration within this network will continue to advance knowledge of disaster science and international disaster risk reduction.

  49. Elastic–Plastic Deformation of a Solid Electrolyte Interface Formed by Reduction of Fluoroethylene Carbonate: A Nanoindentation and Finite Element Analysis Study

    Yuki Kamikawa, Koji Amezawa, Kenjiro Terada

    The Journal of Physical Chemistry C 124 (41) 22488-22495 2020年10月15日

    出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c06420  

    ISSN:1932-7447

    eISSN:1932-7455

  50. First-Principles Study on the Mechanical Properties of Polymers Formed by the Electrochemical Reduction of Fluoroethylene Carbonate and Vinylene Carbonate 査読有り

    Yuki Kamikawa, Koji Amezawa, Kenjiro Terada

    The Journal of Physical Chemistry C 124 (37) 19937-19944 2020年9月17日

    出版者・発行元:American Chemical Society (ACS)

    DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c04878  

    ISSN:1932-7447

    eISSN:1932-7455

  51. 繰り返し載荷における塑性誘起損傷による強度と靭性の低下を考慮した結合力埋込型弾塑性構成則 査読有り

    新宅 勇一, 副島 克哉, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    鉄と鋼 106 (9) 662-671 2020年9月

    DOI: 10.2355/tetsutohagane.TETSU-2019-121  

    ISSN:0021-1575

  52. Probabilistic tsunami hazard assessment with simulation-based response surfaces

    T. Kotani, K. Tozato, S. Takase, S. Moriguchi, K. Terada, Y. Fukutani, Y. Otake, K. Nojima, M. Sakuraba, Y. Choe

    Coastal Engineering 160 103719-103719 2020年9月

    出版者・発行元:Elsevier BV

    DOI: 10.1016/j.coastaleng.2020.103719  

    ISSN:0378-3839

  53. Decoupled two-scale viscoelastic analysis of FRP in consideration of dependence of resin properties on degree of cure 査読有り

    Risa Saito, Yuya Yamaguchi, Seishiro Matsubara, Shuji Moriguchi, Yasuko Mihara, Takaya Kobayashi, Kenjiro Terada

    International Journal of Solids and Structures 190 199-215 2020年5月1日

    DOI: 10.1016/j.ijsolstr.2019.11.010  

    ISSN:0020-7683

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    © 2019 Elsevier Ltd In consideration of the dependence of resin properties on the degree of cure (DOC), a method of decoupled two-scale analysis of unidirectional fiber reinforced plastics (FRP) is proposed to simulate the curing process subjected to the temperature history that may cause residual stress and deformation at the macro-scale. Within the framework of computational homogenization, a series of numerical material tests (NMTs) are conducted on the periodic microstructure (unit cell), which is composed of fibers and resin, for various cure states to characterize the macroscopic material behavior and its dependency on DOC. The resin's material behavior at the micro-scale is assumed to be viscoelastic based on the generalized Maxwell model whose properties depend on DOC, and be accompanied with thermal expansion/contraction and cure shrinkage. On the assumption that the macroscopic mechanical behavior of FRP can be represented by the orthotropic version of the model employed for the resin, its DOC-dependent macroscopic viscoelastic properties as well as the macroscopic coefficient of thermal expansions (CTEs) and coefficient of cure shrinkages (CCSs) are identified from the relaxation curves obtained by the NMT results. In addition to this key ingredient, the noteworthy contribution in this study is the introduction of a new configuration of the rheology elements to formulate the macroscopic CTEs and CCSs in both the equilibrium and non-equilibrium parts of the generalized Maxwell model. After some verification analyses for these DOC-dependent material properties, we present a macroscopic analysis followed by a localization analysis for estimating the macro- and microscopic residual deformations and stresses of a laminate subject to curing to exemplify the successful decoupling for two-scale computational homogenization.

  54. Isogeometric topology optimization of anisotropic metamaterials for controlling high‐frequency electromagnetic wave 査読有り

    Shinnosuke Nishi, Takayuki Yamada, Kazuhiro Izui, Shinji Nishiwaki, Kenjiro Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 121 (6) 1218-1247 2020年3月30日

    出版者・発行元:Wiley

    DOI: 10.1002/nme.6263  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

  55. 3D crystal plasticity analyses on the role of hard/soft inclusions in the local slip formation 国際共著 査読有り

    Riccardo Fincato, Seiichiro Tsutsumi, Tatsuo Sakai, Kenjiro Terada

    International Journal of Fatigue 134 105518 2020年2月

    DOI: 10.1016/j.ijfatigue.2020.105518  

    ISSN:0142-1123

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    The present work aims to investigate the phenomenon of local plastic slips formation in the surrounding of inclusions by means of 3D finite element analyses from a mesoscale point of view. Isotropic elastic spherical Al2O3 and MnS inclusions are modelled inside a cylindrical ferritic body subjected to tensile loading conditions with the superimposition of hydrostatic pressure. A crystal plasticity constitutive model within the framework of finite strains is adopted for the description of the matrix together with an anisotropic elasticity tensor. Several crystallographic orientations are considered, in relation to the loading direction, to observe the stress distribution and the formation of the plastic deformation in the surrounding of the inclusion. Two modelling strategies of the matrix-defect interface bond are investigated.

  56. 数値解析結果の空間モード分解による津波のリスク評価 査読有り

    外里 健太, 小谷 拓磨, 波多野 僚, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 大竹 雄

    計算工学会論文集 p.20200003 2020年2月

  57. A phase-field ductile fracture model with a variable regularization length parameter

    Jike Han, Shinnosuke Nishi, Kenji Takada, Mayu Muramatsu, Masaki Omiya, Kensuke Ogawa, Kai Oide, Takuya Kobayashi, Masanobu Murata, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2020 1-15 2020年

    DOI: 10.11421/jsces.2020.20200005  

    eISSN:1347-8826

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    In the last decade, one of the gradient damage models called “phase-field fracture model” has been receiving attention. The model for brittle fractures has acquired great success, but that for ductile fractures is still under development. In this context, we propose a novel phase-field model with a variable regularization length parameter that is defined as an increasing function of the measure of the plastic strain. Since the regularization length parameter l representing the width of a diffuse crack is known to determine the damaged region around the crack, it has been modified so as to increase depending on the amount of plastic deformation. Thanks to this variable regularization length parameter l , the phase-field parameter d is calculated in consideration of the damage due to plastic deformation. The conventional elasto-plastic model with J theory in plasticity is employed and couple to our proposed phase-field model. Several numerical examples are conducted to demonstrate the capability of our proposed model and validate the introduction of l in comparison with the experimental result. ∗ ∗ 2

  58. Tsunami risk assessment using spatial modes extracted from results of numerical analysis

    Kenta Tozato, Takuma Kotani, Ryo Hatano, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Yu Otake

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2020 2020年

    DOI: 10.11421/jsces.2020.20200003  

    eISSN:1347-8826

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    This study presents a new framework of simulation-based tsunami risk assessment with the help of a mode decomposition technique. In the proposed framework, a series of numerical simulations is performed in consideration of uncertainties to investigate tendency of a risk index. Spatial modes are then extracted from the simulated results using the theory of the proper orthogonal decomposition(POD), and a surrogate model is defined as a linear combination of the spatial modes. After the surrogate model is obtained, the Monte Carlo simulation is performed using the surrogate model to discuss tsunami risk based on probabilistic risk analysis. In this study, the proposed method is applied to risk evaluation of the tsunami force acting on the buildings in a simple condition. According to the obtained results, the proposed framework can provide an efficient approach of the probabilistic tsunami risk analysis, and it has high potential for disaster risk evaluation.

  59. Incremental variational formulation of time evolution of cure-degree along with viscoelasticity for thermosetting resins

    Yosuke Yamanaka, Seishiro Matsubara, Risa Saito, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2020 1 2020年

    DOI: 10.11421/jsces.2020.20200011  

    eISSN:1347-8826

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    In the thermodynamically consistent formulation of the material behavior of thermosetting resins subjected to curing, a dual dissipation potential (DDP) for the cure state is originally derived in conjunction with that for viscoelasticity, and the free energy combined with these DDPs is applied to the incremental variational framework (IVF) to construct an algorithm to efficiently solve the equilibrium problem. By the introduction of the ‘cure’ multiplier as an internal variable to the cure’s DDP, a flow rule for the degree of cure (DOC), which is equivalent to the stationary condition of the Legendre-Fenchel transformation, is defined as a constraint condition for the rate of change of the total energy in the IVF. The flow condition of the DOC for the prescribed flow rule that is analogous with that of viscoplasticity is transformed along the lines of Perzyna’s viscoplastic over-stress theory and is therefore fully consistent with the vairational structure of mathematical theory for plasticity. As a result, the governing equation for the global equilibrium and the constitutive equations for local material behavior, which correspond to the stationary conditions of the rate of change of the total energy within the IVF, are also variationally consistent so that all the state variables can be implicitly solved in the numerical scheme. The verification analysis is carried out to confirm that the proposed method provides the same numerical result with that obtained by the conventional framework.

  60. QUANTIFICATION OF PARAMETER CONTRUBUTION IN GRANULAR FLOW SIMULATIONS USING THE DISCRETE ELEMENT METHOD

    Shuji MORIGUCHI, Hiroki OKUYAMA, Kenjiro TERADA, Yu OTAKE, Takayuki AOKI

    Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM)) 76 (2) I_369-I_377 2020年

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejam.76.2_i_369  

    eISSN:2185-4661

  61. SPATIAL UNCERTAINTY EVALUATION BY MODE DECOMPOSITION OF WATER DEPTH COEFFICIENTS USED FOR TSUNAMI LOADS DESSIGN

    Yo FUKUTANI, Shuji MORIGUCHI, Kenjiro TERADA, Yoshinori SHIGIHARA

    Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B2 (Coastal Engineering) 76 (2) I_295-I_300 2020年

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/kaigan.76.2_i_295  

    ISSN:1884-2399

    eISSN:1883-8944

  62. Viscoelastic-viscoplastic combined constitutive model for glassy amorphous polymers under loading/unloading/no-load states 査読有り

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Terada, Ryusei Maeda, Takaya Kobayashi, Masanobu Murata, Takuya Sumiyama, Kenji Furuichi, Chisato Nonomura

    Engineering Computations (Swansea, Wales) 2020年

    DOI: 10.1108/EC-05-2019-0197  

    ISSN:0264-4401

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    © 2020, Emerald Publishing Limited. Purpose: This study aims to propose a novel viscoelastic–viscoplastic combined constitutive model for glassy amorphous polymers within the framework of thermodynamics at finite strain that is capable of capturing their rate-dependent inelastic mechanical behavior in wide ranges of deformation rate and amount. Design/methodology/approach: The rheology model whose viscoelastic and viscoplastic elements are connected in series is set in accordance with the multi-mechanism theory. Then, the constitutive functions are formulated on the basis of the multiplicative decomposition of the deformation gradient implicated by the rheology model within the framework of thermodynamics. Dynamic mechanical analysis (DMA) and loading/unloading/no-load tests for polycarbonate (PC) are conducted to identify the material parameters and demonstrate the capability of the proposed model. Findings: The performance was validated in comparison with the series of the test results with different rates and amounts of deformation before unloading together. It has been confirmed that the proposed model can accommodate various material behaviors empirically observed, such as rate-dependent elasticity, elastic hysteresis, strain softening, orientation hardening and strain recovery. Originality/value: This paper presents a novel rheological constitutive model in which the viscoelastic element connected in series with the viscoplastic one exclusively represents the elastic behavior, and each material response is formulated according to the multiplicatively decomposed deformation gradients. In particular, the yield strength followed by the isotropic hardening reflects the relaxation characteristics in the viscoelastic constitutive functions so that the glass transition temperature could be variant within the wide range of deformation rate. Consequently, the model enables us to properly represent the loading process up to large deformation regime followed by unloading and no-load processes.

  63. 水素濃度に対する破壊靭性地の依存性およびへき開破壊を考慮したき裂進展解析

    石橋 奏, 新宅 勇一, 寺田 賢二郎, 堤 成一郎

    溶接構造シンポジウム2019講演論文集 98-101 2019年12月

  64. Finite thermo-elastic decoupled two-scale analysis 査読有り

    Robert Fleischhauer,Tom Thomas, Junji Kato, Kenjiro Terada, Michael Kaliske

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 2019年8月28日

    DOI: 10.1002/nme.6212  

  65. Influence of hard and soft inclusions inside a ferritic matrix

    Riccardo FINCATO, Seiichiro TSUTSUMI, Tatsuo SAKAI, Kenjiro TERADA

    Proc. 12th international conference on multiaxial fatigue and fracture 1-10 2019年6月

  66. Microscopic design and optimization of hydrodynamically lubricated dissipative interfaces 査読有り

    B.A. Cakal, İ. Temizer, J. Kato, K. Terada

    International Journal of Numerical Methods for Engineering 2019年5月26日

    DOI: 10.1002/nme.6129  

  67. へき開破壊の異方性挙動を考慮した水素脆性き裂の進展解析

    石橋 奏, 新宅 勇一, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 24 1-4 2019年5月

  68. 疲労損傷を考慮した結合力を埋め込んだ複合硬化弾塑性構成則の提案

    副島 克哉, 新宅 勇一, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 24 1-4 2019年5月

  69. Numerical simulation of rock slope failure with dynamic frictional contact based on co-rotational technique

    S. Suzuki, K. Takashi, K. Terada, S. Moriguchi, N. Takeuchi

    Rock Dynamics Summit - Proceedings of the 2019 Rock Dynamics Summit, RDS 2019 446-450 2019年

    DOI: 10.1201/9780429327933-72  

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    Based on the co-rotational formulation to deal with large displacements and rotations of a solid, we propose a method of numerical simulations of rock slope failure involving dynamic frictional-contact behavior. In order to simulate failure process of a rock slope subjected to external loading such as an earthquake, we divide the phenomena into multiple stages. The proposed method enables us to represent all of these deformation and failure stages in a continuous fashion. Some simple numerical examples are presented to demonstrate the capability of the proposed method to simulate multi-stage failure processes.

  70. Simulation-based optimal design approach for rockfall protection walls

    S. Moriguchi, H. Kanno, K. Terada, T. Kyoya

    Rock Dynamics Summit - Proceedings of the 2019 Rock Dynamics Summit, RDS 2019 481-485 2019年

    DOI: 10.1201/9780429327933-78  

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    This study presents a new design approach which can optimize position and size of a rockfall protection wall with the help of a numerical simulation. In the proposed framework, sufficient numbers of rockfall paths with information of kinematic energy are accumulated by rockfall simulation. A protection wall is then virtually overlapped on the simulated results, and values of a safety function are checked under the different combinations of design parameters. A response surface of the safety function is then approximately constructed, and a cost function is defined to express the penalty in unreasonable situation. Once the two functions are obtained, an optimization problem can be formulated. In order to demonstrate the capability of the proposed optimal design approach, a numerical example is presented in this study. The obtained result indicates that the proposed framework has the possibility of developing optimal design of rockfall protection walls.

  71. 超弾性複合材料に対するデータ駆動型ミクロ・マクロ連成マルチスケール解析 査読有り

    波多野 僚, 松原 成志朗, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会論文集 2019 (0) 20190015-20190015 2019年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本計算工学会

    DOI: 10.11421/jsces.2019.20190015  

    eISSN:1347-8826

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    &lt;p&gt;本研究は,超弾性複合材料に対するデータ駆動型ミクロ・マクロ連成マルチスケール解析手法を提案する.本提案手法におけるオフライン計算プロセスでは,まず十分な数のマクロ変形勾配を入力として,周期的な代表体積要素(ユニットセル)に対する数値材料試験を実施し,ミクロ応力場のデータベースを作成する.そして,得られたミクロ応力場のデータベースに固有直交分解(POD)を適用することで,データベースの主成分と対応する基底ベクトルを抽出する.さらに,オンライン計算プロセスでFE 2 タイプの連成型マルチスケール解析を実現するために,基底ベクトルを線形結合する際の係数を放射基底関数によって内挿補間し,クロスバリデーションとベイズ最適化を活用したL2正規化によって連続関数を平滑化する.このようにして得られた関数は,ミクロ応力場の「データ駆動型関数」と呼ばれ,均質化法の平均化プロセスによってマクロ応力を算出する際に使用可能である.本提案手法の性能は,代表的な数値計算例に対して,直接的にFE 2 を実施した結果と比較することによって例証する.&lt;/p&gt;

  72. Achievements of NEDO Durability Projects on SOFC Stacks in the Light of Physicochemical Mechanisms 査読有り

    H. Yokokawa, M. Suzuki, M. Yoda, T. Suto, K. Tomida, K. Hiwatashi, M. Shimazu, A. Kawakami, H. Sumi, M. Ohmori, T. Ryu, N. Mori, M. Iha, S. Yatsuzuka, K. Yamaji, H. Kishimoto, K. Develos-Bagarinao, T. Shimonosono, K. Sasaki, S. Taniguchi, T. Kawada, M. Muramatsu, K. Terada, K. Eguchi, T. Matsui, H. Iwai, M. Kishimoto, N. Shikazono, Y. Mugikura, T. Yamamoto, M. Yoshikawa, K. Yasumoto, K. Asano, Y. Matsuzaki, K. Sato, T. Somekawa

    Fuel Cells 19 (4) 311-339 2019年

    DOI: 10.1002/fuce.201800187  

    ISSN:1615-6846

    eISSN:1615-6854

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    © 2019 WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim Achievements of NEDO durability projects on SOFC mode are summarized with a focus on the physicochemical mechanisms characterized by diffusion properties of cell components and chemical reactions of cell components with gaseous impurities. Ni sintering and depletion including impurity (P, B, S) effects have been examined in terms of the surface/interface energies of Ni/oxide cermet anodes. The conductivity degradation due to the transformation of the cubic YSZ electrolyte was found to be characterized in terms of two time constants for the reductive and the oxidative regions to be determined by the Y-diffusivity and its enhancement on NiO internal reduction in YSZ, while observed gaps in conductivity degradation behavior between stacks and button cells were ascribed to differences in those physicochemical properties involved, namely cation diffusion and kinetics associated with NiO internal reduction. The cathode performance degradation due to sulfur poisoning exhibits a variety of dependences on the microstructure (dense or porous) of doped-ceria interlayers, the thickness of YSZ electrolyte and the humidity in the anode atmosphere, suggesting effects of protons in the cathode vicinity and the SrO activity changes during fabrication the LSCF/GDC/YSZ multilayers. Some defect chemical considerations were made on how such defects are affected by fabrication processes.

  73. Tsunami hazard and risk assessment for multiple buildings by considering the spatial correlation of wave height using copulas 査読有り

    Yo Fukutani, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Takuma Kotani, Yu Otake, Toshikazu Kitano

    Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 19 (11) 2619-2634 2019年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.5194/nhess-19-2619-2019  

    eISSN:1684-9981

  74. A Prototype Seismic Loss Assessment Tool Using Integrated Earthquake Simulation

    Panon Latcharote, Kenjiro Terada, Muneo Hori, Fumihiko Imamura

    International Journal of Disaster Risk Reduction 31 1354-1365 2018年10月

    DOI: 10.1016/j.ijdrr.2018.03.026  

    ISSN:2212-4209

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    This study develops a seismic loss assessment (SLA) tool incorporated with the Integrated Earthquake Simulation (IES) program for urban risk evaluation due to a scenario earthquake. This proposed SLA-IES tool uses a cost-effectiveness performance of physics-based models in IES, such as site amplification analysis and nonlinear structural response analysis, with soil boring and GIS data. In this study, Sendai City was selected as a case study for a prototype of the SLA-IES tool. For pre-processing, the tool was used to couple available raw data, such as building shape, building attribute, and soil boring data, and then generate input data for IES. For post-processing, this tool was used to translate output data from IES in order to obtain inter-story drift of each floor of each building. From inter-story drift, the SLA-IES tool evaluates damage state of a building, such as level I (none), level II (slight), level III (moderate), level IV (extensive), and level V (complete), for a scenario earthquake. Then, direct economic loss, such as repair cost, was estimated based on damage state and construction cost. The results of the SLA-IES tool were stored as a database of all individual buildings including damage level, repair cost, structural type (wooden, steel, reinforced concrete, and steel frame and reinforced concrete structures), and building occupancy (private, ordinary, office, and landmark buildings).

  75. Solid-liquid coupled material point method for simulation of ground collapse with fluidization 査読有り

    Y. Yamaguchi, S. Takase, S. Moriguchi, K. Terada

    Computational Particle Mechanics 2018年6月

  76. Shape deformation analysis of anode-supported solid oxide fuel cell by electro-chemo-mechanical simulation

    Mayu Muramatsu, Masami Sato, Kenjiro Terada, Satoshi Watanabe, Keiji Yashiro, Tatsuya Kawada, Fumitada Iguchi, Harumi Yokokawa

    Solid State Ionics 319 194-202 2018年6月1日

    出版者・発行元:Elsevier B.V.

    DOI: 10.1016/j.ssi.2018.01.027  

    ISSN:0167-2738

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    In this study, the analysis of a solid oxide fuel cell (SOFC) is conducted, starting at a high temperature under the assumption of a stress-free during cell sintering at that temperature level. The deformation during the temperature decrease after sintering is reflected not only in the initial shape of the cell at a low temperature, but also in the deformation behavior during operation. The time variation of the cell shape is clarified in terms of thermal, chemical, and creep strains. In these simulations, we use our previously developed analysis method for electrochemical and mechanical coupling phenomena by incorporating general-purpose finite element analysis software and its pre-/post-processing functions.

  77. Advanced topology optimization 査読有り

    Shinji Nishiwaki, Kenjiro Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 113 (8) 1145-1147 2018年2月24日

    出版者・発行元:John Wiley and Sons Ltd

    DOI: 10.1002/nme.5703  

    ISSN:1097-0207 0029-5981

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    This special issue contains 12 papers on topology optimization that address research topics dealing with a variety of engineering approaches, ranging from theoretical approaches to industrial applications powering the most recent advances in topology optimization.

  78. Micro-macro concurrent topology optimization for nonlinear solids with a decoupling multiscale analysis 査読有り

    Junji Kato, Daishun Yachi, Takashi Kyoya, Kenjiro Terada

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 113 (8) 1189-1213 2018年2月24日

    出版者・発行元:John Wiley and Sons Ltd

    DOI: 10.1002/nme.5571  

    ISSN:1097-0207 0029-5981

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    The present study proposes a method of micro-macro concurrent topology optimization for a two-phase nonlinear solid to minimize the end compliance of its macrostructure undergoing large deformation. To reduce the computational costs to solve a 2-scale boundary value problem under geometrically nonlinear setting, we use the so-called method of decoupling multiscale structural analysis, in which the microscopic and macroscopic boundary value problems are decoupled in the homogenization process. An isotropic hyperelasticity model is used for the constitutive model for microstructures, while an orthotropic one is assumed to represent the macroscopic material behavior. Owing to this decoupling framework, the micro-macro concurrent optimization problem can be split into 2 individual problems at the microscale and macroscale for the sake of algorithmic simplicity. Also, a 2-scale adjoint sensitivity analysis can be performed within the framework of computational homogenization. It is verified from a series numerical examples that the proposed method is capable of computing the optimal structures at both microscale and macroscale, according to the level of applied load.

  79. Two-scale topology optimization for composite plates with in-plane periodicity 査読有り

    Shinnosuke Nishi, Kenjiro Terada, Junji Kato, Shinji Nishiwaki, Kazuhiro Izui

    International Journal for Numerical Methods in Engineering 113 (8) 1164-1188 2018年2月24日

    出版者・発行元:John Wiley and Sons Ltd

    DOI: 10.1002/nme.5545  

    ISSN:1097-0207 0029-5981

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    This study proposes a two-scale topology optimization method for a microstructure (an in-plane unit cell) that maximizes the macroscopic mechanical performance of composite plates. The proposed method is based on the in-plane homogenization method for a composite plate model in which the macrostructure is modeled using thick plate theory and the microstructures are three-dimensional solids. Macroscopic plate characteristics such as homogenized plate stiffnesses and generalized thermal strains are evaluated through the application of numerical plate tests applied to an in-plane unit cell. To handle large rotations of the composite plates, we employ a co-rotational formulation that facilitates working with the two-scale plate model formulated within a small strain framework. Two types of objective functions are tested in the presented optimization problems: one minimizes the macroscopic end compliance to maximize the macroscopic plate stiffness, whereas the other maximizes components of a macroscopic nodal displacement vector. Analytical sensitivities are derived based on in-plane homogenization formulae so that a gradient-based method can be employed to update the topology of in-plane unit cells. Several numerical examples are presented to demonstrate the proposed method's capability related to the design of optimal in-plane unit cells of composite plates. Copyright © 2017 John Wiley &amp Sons, Ltd.

  80. 3次元解析に基づく雪崩の危険度マップ 査読有り

    鬼頭昂平, 小谷拓磨, 山口裕矢, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A2(応用力学) 84 (2) I_203-I_211 2018年2月

  81. 固液混合流体の直接数値シミュレーションによる巨視的粘性評価 査読有り

    野村怜佳, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎

    計算工学会論文集 p.20182007 2018年2月

  82. 路線における落石対策工の最適配置評価のための統計モデリング 査読有り

    菅野 蓮華, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 林 俊介, 磯部 有作, 岩永 昇二

    応用力学論文集 74 (2) I_13-I_21 2018年2月

  83. Viscosity evaluation of solid-liquid mixture based on direct numerical simulation

    Reika Nomura, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2018 (2) 2018年1月1日

    DOI: 10.11421/jsces.2018.20182007  

    eISSN:1347-8826

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    A fundamental study is made on a method of numerical measurement of the effective viscosity of Solid-Liquid mixture, in which gravimetric type capillary viscometer is employed for the measurement procedure. The Hagen-Poiseuille equation is applied to evaluate the effective viscosity with the data obtained from a series of numerical test in a control volume and the Space-Time averaging procedure. The behaviour of sediments in the control volume is represented as spherical rigid bodies and is analysed with the Distinct Element Method (DEM), the interaction between liquid and sediments is considered with the help of the Finite Cover Method (FCM). Several numerical examples are presented to examine the viscosity dependence on the volume fraction and particle motions.

  84. A method of numerical viscosity measurement for solid-liquid mixture 査読有り

    Reika Nomura, Kenjiro Terada, Shinsuke Takase, Shuji Moriguchi

    Lecture Notes in Applied and Computational Mechanics 86 347-363 2018年

    出版者・発行元:Springer Verlag

    DOI: 10.1007/978-3-319-65463-8_17  

    ISSN:1613-7736

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    We present a space-time homogenization procedure for multiscale modeling of solid-liquid mixture. The derived mathematical model enables us to set up two separate governing equations at both macro- and micro-scales. The fluid in the macroscopic governing equation is teated as an equivalent homogeneous medium with average or homogenized viscosity and is regarded as an incompressible Newtonian fluid, whose motion is assumed to be governed by the Navier-Stokes equations. The microscopic equations of motion governing the coupling phenomenon of the fluid and solid particles in a certain local domain and are solved to determine the microscopic flow fields under adequate boundary and loading conditions. Then the macrosopic viscosity is determined as the quantity averaged over the microscopic domain and within a certain time interval. The numerical viscosity measurement (NVM) can be realized by this space-time homogenization procedure. A set of NVMs is presented to demonstrate that the solid-liquid mixture considered in this study possibly exhibits a macroscopic flow characteristics of a special type of non-Newtonian fluids.

  85. A viscoelastic-viscoplastic combined constitutive model for thermoplastic resins 査読有り

    Seishiro Matsubara, Kenjiro Terada

    Computational Methods in Applied Sciences 46 243-264 2018年

    出版者・発行元:Springer Netherland

    DOI: 10.1007/978-3-319-60885-3_12  

    ISSN:1871-3033

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    A viscoelastic-viscoplastic combined constitutive model is presented to represent large deformations of amorphous thermoplastic resins. The model is endowed with viscoelastic and viscoplastic rheology elements connected in series. The standard generalized Maxwell model is used to determine the stress and characterize the viscoelastic material behavior at small or moderate strain regime. To realize the transient creep deformations along with kinematic hardening due to frictional resistance and orientation of molecular chains, a proven finite strain viscoplastic model is employed. After identifying the material parameters with reference to experimental data, we verify and demonstrate the fundamental performances of the proposed model in reproducing typical material behavior of resin.

  86. 応答曲面法を用いた確率論的津波損害評価-相模トラフ地震への適用- 査読有り

    福谷陽, 森口周二, 小谷拓磨, 寺田賢二郎

    土木学会論文集B2(海岸工学) 74 (2) I-463-I-468 2018年

  87. A Tsunami Risk Analysis Considering Correlations Among Coastal Cities 査読有り

    Takuma Kotani, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Shinsuke Takase, Yu Otake, Yo Fukutani, Masaaki Sakuraba

    7th Asia Conference on Earthquake Engineering 2018年

  88. Simulation of ferroelastic phase formation using phase-field model

    M. Muramatsu, K. Yashiro, T. Kawada, K. Terada

    International Journal of Mechanical Sciences 146-147 462-474 2018年

    出版者・発行元:Elsevier Ltd

    DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2017.12.027  

    ISSN:0020-7403

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    In order to predict the formation of ferroelastic phases in crystal grains of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3 − δ (LSCF), which is a common material used for solid oxide fuel cells (SOFCs), we propose an analysis method based on a phase-field model. The phase-field model equipped with the elastic energy is introduced to realize the ferroelastic phase formation in a crystal grain. The finite element method (FEM) is employed to solve the phase transformation, and strain distributions are also calculated by FEM. On the basis of the developed analysis method, some numerical examples of analysis are performed to reproduce the deformation-induced nucleation and growth of ferroelastic phases of LSCF. Various microstructures are obtained from the simulations in accordance with the initial microstructure and their tendencies are discussed. These microstructures are reproduced by the proposed analysis method based on finite element method, which enables us to evaluate the deformation field in terms of changes of shape and stress.

  89. Anisotropic Damage Constitutive Law for Cleavage Failure in Crystalline Grain by Cohesive Zone Model 査読有り

    Yuichi Shintaku, Kenjiro Terada, Seiichiro Tsutsumi

    Quarterly Journal of the Japan Welding Society 35 (2) 165s-168s 2017年12月

  90. Characterization of transition from Darcy to non-Darcy flow with 3D pore-level simulations 査読有り

    Ikkoh Tachibana, Shuji Moriguchi, Shinsuke Takase, Kenjiro Terada, Takayuki Aoki, Kohji Kamiya, Takeshi Kodaka

    SOILS AND FOUNDATIONS 57 (5) 707-719 2017年10月

    出版者・発行元:JAPANESE GEOTECHNICAL SOC

    DOI: 10.1016/j.sandf.2017.08.003  

    ISSN:0038-0806

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    We characterize seepage flow in porous media via a series of three-dimensional (3D) direct numerical simulations (DNSs) of Navier-Stokes flows in representative volume elements (RVEs) at the pore level. The immersed boundary method with a fixed staggered grid is employed for calculations based on the finite difference method in the pore domain formed with spatially arranged rigid particles in RVEs. The numerical results of the DNSs with different particle sizes and different seepage flow velocities are volume-averaged over the RVEs to evaluate the permeability coefficients of the seepage flows and are ordered according to the Reynolds numbers for porous media. After the numerical scheme is validated with a simple RVE model, the transition from Darcy to non-Darcy flow, for which experimental results have reported in the literature, is demonstrated in terms of the calculated permeability coefficients and examined based on the pore-level flow characteristics to clarify the mechanism of the permeability change, i.e. the macroscopic behaviour of RVEs related to the Reynolds number. (C) 2017 Production and hosting by Elsevier B.V. on behalf of The Japanese Geotechnical Society.

  91. 非ニュートン流体モデルを用いた雪崩の3次元非構造有限要素解析 査読有り

    山口 裕矢, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 小田 憲一, 上石 勲

    日本計算工学会論文集 p. 20170011 2017年8月29日

    DOI: 10.11421/jsces.2017.20170011  

    eISSN:1347-8826

  92. 計算固体力学の研究動向と実設計への適用 査読有り

    小林卓哉, 寺田賢二郎

    社会技術研究論文集 14 167-177 2017年7月

  93. 有限ひずみ損傷モデルを用いた断層の動きに伴う表層地盤変状解析 査読有り

    大川真里菜, 鈴木峻, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎, 車谷麻緒

    73 (2) I_497-I_505 2017年6月

  94. 個別要素法に音づく落石防護工の最適設計手法に関する基礎的研究 査読有り

    菅野 蓮華, 森口 周二, 高瀬 慎介, 寺田賢二郎

    73 (2) i_469-I_476 2017年6月

  95. 浅水長波方程式を用いた有限被覆法に基づく構造流体連成解析 査読有り

    高瀬慎介, 山口裕矢, 森口周二, 寺田賢二郎, 野島和也, 櫻庭雅明

    73 (2) I_305-I_312 2017年6月

  96. Materials properties for the simulation of electro-chemo-mechanical coupling behavior of SOFC 査読有り

    K. Yashiro, T. Kawada, S. Watanabe, M. Muramatsu, T. Sakamoto, S. I. Hashimoto, K. Terada, M. Sato, T. Hashida, K. Sato, F. Iguchi, H. Yugami, K. Amezawa, T. Nakamura, Y. Kimura, A. Unemoto

    ECS Transactions 78 (1) 2309-2316 2017年5月30日

    出版者・発行元:Electrochemical Society Inc.

    DOI: 10.1149/07801.2309ecst  

    ISSN:1938-6737 1938-5862

    eISSN:1938-6737

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    Long-term reliability and durability are of great importance for the commercialization of SOFCs. Mechanical behaviors of ceramic components, including cell fracture, are necessary to be understood in order to ensure stability of SOFCs. For the multiscale simulation of the thermo-chemo-mechanical behavior, various related materials properties are indispensable. This paper reports the evaluation procedure of material properties for comprehensive analysis of chemically- and thermally induced mechanical behavior of SOFCs.

  97. 結合力埋込型損傷構成則の疲労問題への適用

    新宅 勇一, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会 計算工学講演会論文集 22 E07-4-1-E07-4-4 2017年5月

  98. 繰り返し載荷を経験した鋼構造物の残存耐力評価のための基礎的検討

    新宅 勇一, 番場 良平, 渡部 慎也, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会 計算工学講演会論文集 22 D01-3-1-D01-3-4 2017年5月

  99. On the treatments of heterogeneities and periodic boundary conditions for isogeometric homogenization analysis 査読有り

    Seishiro Matsubara, Shin-Nosuke Nishi, Kenjiro Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 109 (11) 1523-1548 2017年3月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1002/nme.5328  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

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    The treatments of heterogeneities and periodic boundary conditions are explored to properly perform isogeometric analysis (IGA) based on NURBS basis functions in solving homogenization problems for heterogeneous media with omni-directional periodicity and composite plates with in-plane periodicity. Because the treatment of the combination of different materials in IGA models is not trivial especially for periodicity constraints, the first priority is to clearly specify points at issue in the numerical modeling, or equivalently mesh generation, for IG homogenization analysis (IGHA). The most awkward, but important issue is how to generate patches for NURBS representation of the geometry of a rectangular parallelepiped unit cell to realize appropriate deformations in consideration of the convex-hull property of IGA. The issue arises from the introduction of overlapped control points located at angular points in the heterogeneous unit cell, which must satisfy multiple point constraint (MPC) conditions associated with periodic boundary conditions (PBCs). Although two measures may be conceivable, we suggest the use of multiple patches along with double MPC that imposes PBCs and the continuity conditions between different patches simultaneously. Several numerical examples of numerical material and plate tests are presented to demonstrate the validity of the proposed strategy of IG modeling for IGHA. Copyright (C) 2016 John Wiley & Sons, Ltd.

  100. Simulation Technology on SOFC Durability With an Emphasis on Conductivity Degradation of ZrO2-Base Electrolyte 査読有り

    Harumi Yokokawa, Haruo Kishimoto, Taro Shimonosono, Katsuhiko Yamaji, Mayu Muramatsu, Kenjiro Terada, Keiji Yashiro, Tatsuya Kawada

    JOURNAL OF ELECTROCHEMICAL ENERGY CONVERSION AND STORAGE 14 (1) 011004 2017年2月

    出版者・発行元:ASME

    DOI: 10.1115/1.4036038  

    ISSN:2381-6872

    eISSN:2381-6910

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    Attempts have been made to simulate numerically the conductivity degradation of solid oxide fuel cell (SOFC) YSZ electrolyte; physicochemical model has been constructed on the basis of experimental conductivities of Pt/1%NiO-doped YSZ/Pt cells under OCV condition. The temperature effect was extracted from the time constant for degradation caused by one thermal activation process (namely Y-diffusion), whereas the oxygen potential effect was determined by those Raman peak ratios between the tetragonal and the cubic phases which linearly change in relation to the conductivity. The electrical properties of the YSZ electrolyte before and after the transformation are taken into account. The time constant is directly correlated with Y-diffusion with proper critical diffusion length (similar to 10 nm), while the Y-diffusion can be enhanced on the reduction of NiO; this gives rise to the oxygen potential dependence. The most important objective of simulating the conductivity degradation is to reproduce the oxygen potential profile shift on transformation. Detailed comparison between experimental and simulation results reveal that the shift of oxygen potential profile, therefore, the conductivity profile change inside the YSZ electrolyte can well account for the Raman spectra profile. This also reveals that with decreasing temperature, there appear other kinetic factors of weakening or diminishing enhancing effects by NiO reduction. This may be important in interpreting the ohmic losses in real stacks, because there are differences in time constant or in magnitude of degradation between the pellets and those industrial stacks in which transformation was confirmed by Raman spectroscopy.

  101. 汎用FEM ソフトウェアをプラットフォームとする固体酸化物形燃料電池の非定常電気化学-力学連成解析システムの開発 査読有り

    佐藤 維美, 村松 眞由, 寺田 賢二郎, 渡辺 智, 八代 圭司, 川田 達也, 横川 晴美

    日本計算工学会論文集 20170004 2017年1月29日

    DOI: 10.11421/jsces.2017.20170004  

  102. 個別要素法を用いた大規模土砂流動実験の再現解析 査読有り

    森口 周二, 太田 勇真, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 阿部 慶太, 青木 尊之

    土木学会論文集A2(応用力学) 72 (2) I_449-I_457 2017年1月29日

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.72.I_449  

    eISSN:2185-4661

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    個別要素法を用いて土砂の衝撃力を評価をする上で重要となる計算条件の整理を目的として,大規模土砂流動実験の再現解析を実施した.特に,要素サイズや要素形状を変化させることで,これらの要因が解析結果に及ぼす影響について調べた.その結果,要素サイズの重要性や,球形要素と非球形要素の特性などが明らかとなった.また,得られた知見に基づいて個別要素法を衝撃力評価に用いる際の評価フローを提案し,工学的な観点から留意点などについて整理した.

  103. コンクリートの破壊力学と修正von-Mises基準に基づく等方性の有限ひずみ損傷モデル 査読有り

    車谷 麻緒, 阿部 俊逸, 相馬 悠人, 寺田 賢二郎

    土木学会論文集A2(応用力学) 73 (1) 11-21 2017年1月20日

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.73.11  

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    本論文では,鉄筋コンクリートの有限変形解析に適用可能な,コンクリートの破壊力学に基づく等方性の有限ひずみ損傷モデルを提案する.有限ひずみには,対数ひずみを用い,弾性構成則にはヘンキー超弾性モデルを適用する.ひび割れを評価するための修正von-Mises基準とひび割れにおける結合力-開口変位関係を有限ひずみ問題に拡張し,これらを損傷モデルと組み合わせることで,有限変形解析に適用可能な有限ひずみ損傷モデルを定式化する.1次元と3次元において,単純な破壊挙動に対する検証例題を示した後,鉄筋コンクリートはりに対する実験結果と解析結果の比較を示し,提案モデルの妥当性を検証する.

  104. 板状デバイスの非線形マルチスケール解析に対する数値平板試験 査読有り

    佐藤 維美, 村松 眞由, 松原 成志朗, 西 紳之介, 寺田 賢二郎, 八代 圭司, 川田 達也

    土木学会論文集A2(応用力学) 73 (2) I_283-I_294 2017年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

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    本論文では,単一セルが面内に周期的な構造を有する複合板とみなせるような固体酸化物形燃料電池(Solid Oxide Fuel Cell : SOFC)を対象として,そのミクロ-マクロ連成解析の多段階解析を実現するために,汎用FEMソフトウェアを用いて面内周期的な単一ミクロ構造(面内ユニット構造)に対する数値平板試験を実施する.そして,均質な板としてのマクロ非線形力学挙動を特徴づけたうえで,これと等価なマクロ挙動を表現する面内ユニット構造の代理モデルとして積層板の均質なミクロ構造を設定し,各層の材料特性を同定することで汎用FEMソフトウェアのAbaqus/Standardに実装された連続体ソリッドシェル要素によるマクロ板構造の解析を行い,この積層代理モデルの性能を検証する.

  105. 結合力埋込型損傷構成則と有限被覆法を用いた不連続面進展解析の基礎的検討

    新宅, 勇一, 寺田, 賢二郎, 堤, 成一朗

    計算力学講演会講演論文集 2017 286 2017年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2017.30.286  

    ISSN:2424-2799

  106. 個別要素法を用いた落石解析における斜面物性の空間分布の影響 査読有り

    上原 直秀, 橘 一光, 菅野 蓮華, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 高瀬 慎介, 大竹 雄

    土木学会論文集A2(応用力学) 73 (2) I_507-I_516 2017年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.73.I_507  

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    本研究は,落石解析における斜面の特性に着目し,解析パラメータ(バネ定数,反発係数,摩擦角)の変動やばらつきおよびその空間分布特性が落石解析の結果に与える影響について調べた.斜面物性値の不確実性が解析結果に与える影響の定量化については,十分な試行回数の下で,初期条件を変化させて得られる落石の最終到達位置の確率密度分布をもとに算出し,混合ガウスモデルを用いて,基準ケースとその他のケースの差を数値化することで達成している.その結果,斜面の空間的なばらつきは大きな意味を持たず,特に摩擦角と反発係数の平均値を精度よく求めることが重要であることが明らかとなった.ただし,この結論は,本研究で実施した解析ケースの範囲内に限定するという条件付きであり,今後さらなる検証が必要である.

  107. 混合ガウスモデルを用いた落石リスクの空間的・確率論的評価 査読有り

    菅野蓮華, 森口周二, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 沢田和秀, 児波昌則

    地盤工学ジャーナル 12 (2) 211-221 2017年

    DOI: 10.3208/jgs.12.211  

  108. 熱変形制御を目的とする複合板のマルチスケールトポロジー最適化 査読有り

    西紳之介, 寺田賢二郎, 加藤準治, 西脇眞二, 泉井一浩

    日本計算工学会論文集 20160024 20160024-20160024 2016年11月15日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    DOI: 10.11421/jsces.2016.20160024  

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    本研究では, 面内に周期的な非均質性を有する複合板を対象とし, 大変位・大回転を伴うマクロ構造の変形を制御するようなミクロ構(面内ユニットセル)のトポロジーを決定するマルチスケール最適化計算手法の開発を目的とする. 本手法では, 複合板のマルチスケール解析を採用して, 面内ユニットセルについては3次元連続体としてモデル化してソリッド要素を用い, マクロ構造については厚板曲げ理論を用いたフラットシェル要素を用いる. マクロ板構造については, 材料は微小変形であるが, 大変位・大回転問題を伴う問題にも対応できるように共回転理論を採用する. 最適化計算については, 分離型のマルチスケール最適化計算手法を用い, 温度変化が与えられたときにマクロ構造の節点変位を指定した方向に最大化するような最適化問題を設定する. また, 本最適化計算では感度解析に基づく最適化アルゴリズムを採用する. この際, 感度については計算コストの面から解析的感度の導出を行う. 最後に本提案手法を用いて得られた数値解析例を提示し, 本手法の有用性を示す.

  109. 焼成過程における陶器材料の構成方程式とその関数形の決定方法の提案 査読有り

    松原 成志朗, 齊藤 俊幸, 生出 佳, 進 博人, 梅田 学, 勝田 泰広, 三原 康子, 小林 卓哉, 寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集 82 (840) 16-00171-00266-16-00266 2016年11月7日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/transjsme.16-00266  

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    <p>We propose a set of constitutive equations of earthenware material subjected to the firing process and appropriate ways of determining their function forms and relevant material parameters from a series of respective experiments. The firing process under a specific heat curves is generally divided into three different phases; "thermal dilatation phase", "sintering phase" and "thermal contraction phase". These non-mechanical deformations are assumed not to be coincident, and the mechanical ones are assumed to be represented by viscoplastic constitutive model. Then, the key issue must be how to determine sintering strains by calibrating the employed function form of the densification rate with the data obtained from the stairway thermal cycle (STC) tests. Also, the presentations of the dependencies of the elastic and creep properties on both temperature and density are of particular importance to accurately predict the overall deformation of earthware. All the relevant material parameters as well as coefficients of thermal expansion and contraction are identified with the data obtained from respective mechanical experiments conducted in testing equipments for thermo-mechanical analysis (TMA) under several levels of termperature. The method of differential evolution, which is one of the metaheuristic optimization techniques, is employed to identify the creep parameters, since the mechanical responses to several levels of loading during firing processes involve all the non-mechanical and mechanical deformation of specimens simultaneously. The calculation results with the proposed constitutive equations are compared with the original experimental data to demonstrate the applicability for practical use of their function forms determined by the proposed strategy.</p>

  110. Anisotropic Damage Constitutive Law Derived from Atomic Separation Process on Cleavage Plane

    Shintaku, Yuichi, Terada, Kenjiro, Tsutsumi, Seiichiro

    Proceedings of the International Symposium on Visualization in Joining & Welding Science through Advanced Measurements and Simulation (Visual-JW 2016) 2016年10月

  111. 応答曲面を用いた数値解析援用確率論的津波ハザード評価 査読有り

    小谷拓磨, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎, 福谷 陽, 大竹 雄, 野島和也, 桜庭雅明

    土木学会論文集A2(応用力学) 72 (1) 58-69 2016年9月20日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.2208/jscejam.72.58  

    eISSN:2185-4661

  112. 2D-3D hybrid stabilized finite element method for tsunami runup simulations 査読有り

    S. Takase, S. Moriguchi, K. Terada, J. Kato, T. Kyoya, K. Kashiyama, T. Kotani

    COMPUTATIONAL MECHANICS 58 (3) 411-422 2016年9月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-016-1300-4  

    ISSN:0178-7675

    eISSN:1432-0924

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    This paper presents a two-dimensional (2D)-three-dimensional (3D) hybrid stabilized finite element method that enables us to predict a propagation process of tsunami generated in a hypocentral region, which ranges from offshore propagation to runup to urban areas, with high accuracy and relatively low computational costs. To be more specific, the 2D shallow water equation is employed to simulate the propagation of offshore waves, while the 3D Navier-Stokes equation is employed for the runup in urban areas. The stabilized finite element method is utilized for numerical simulations for both of the 2D and 3D domains that are independently discretized with unstructured meshes. The multi-point constraint and transmission methods are applied to satisfy the continuity of flow velocities and pressures at the interface between the resulting 2D and 3D meshes, since neither their spatial dimensions nor node arrangements are consistent. Numerical examples are presented to demonstrate the performance of the proposed hybrid method to simulate tsunami behavior, including offshore propagation and runup to urban areas, with substantially lower computation costs in comparison with full 3D computations.

  113. マイクロポーラ弾性体理論を用いた連続体近似に基づくミクロ構造最適設計 査読有り

    佐藤綾美, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集 82 (840) 16-00171-00171 2016年7月25日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1299/transjsme.16-00171  

    eISSN:2187-9761

  114. 変形勾配の粘塑性・粘弾性乗算分解による熱可塑性樹脂のレオロジー的構成則 査読有り

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集 82 (839) 16-00060-00060-16-00060 2016年7月25日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/transjsme.16-00060  

    ISSN:2187-9761

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    <p>We propose a rheology-based viscoelastic-viscoplastic constitutive model in which the deformation gradient is mutiplicatively decomposed into viscoelastic and viscoplastic components. The viscoelastic and viscoplastic rheology elements are connected in series, and the stress is determined only in the former element, which is modified by the back stress introduced in the latter one to represent the hardening due to orientation of molecular chains. The standard generalized Maxwell model is used to characterize the viscoelastic material behavior at small or moderate strain regime, while a proven finite strain viscoplastic model is employed to realize the transient creep deformations due to frictional resistance of molecular chains. After identifying the material parameters with reference to experimental data and verifying the fundamental performance of the proposed model in reproducing typical material behavior of resin, we carry out two kinds of numerical analyses for simple structures to demonstrate its applicability for practical use.</p>

  115. 数値材料試験データに基づく強化プラスチックの異方性Hill定数の同定 査読有り

    山本晃司, 平山紀夫, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集 82 (840) 16-00056-00056-16-00056 2016年7月13日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/transjsme.16-00056  

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    <p>A parameter identification issue for Hill's orthotropic model to characterize plastic and creep properties of reinforced plastics is revisited on the premise of the practical use of the numerical material testing (NMT) in decoupled multiscale analyses based on homogenization theory. Specifically, the use of optimization methods is suggested to determine the Hill's constants that represent elastic limits followed by plastic flows in anisotropic plasticity and stress-relaxation in anisotropic creep. To examine the effectiveness of the present strategy, NMTs are conducted on three separate periodic microstructures (unit cels) to obtain the macroscopic stress-strain or time-creep-strain curves and the particle swarm optimization (PSO) algorithm is employed for parameter identification. In each of the unit cells, polyamide and epoxy resins, which are assumed to respectively exhibit plastic and creep deformations, are selected for matrix phases, while carbon is taken as a reinforcing material in unidirectional-fiber, plain-weave-fiber and particulate-dispersion reinforced plastics. During the course of the examination, we also discuss the implication of the ratios of orthotropic elastic constants in the determination of Hill's constants for the creep model in terms of the relaxation spectrums in the directions of material axes.</p>

  116. An isotropic damage model based on fracture mechanics for concrete 査読有り

    Mao Kurumatani, Kenjiro Terada, Junji Kato, Takashi Kyoya, Kazuo Kashiyama

    ENGINEERING FRACTURE MECHANICS 155 49-66 2016年4月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.engfracmech.2016.01.020  

    ISSN:0013-7944

    eISSN:1873-7315

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    This paper presents an isotropic damage model for quasi-brittle materials and demonstrates its performance in crack propagation analysis for concrete. The suggested damage model is based on fracture mechanics for concrete in terms of the fracture energy and is therefore capable of simulating strain-softening behavior without mesh-size dependency. After the cohesive crack model is incorporated into a damage model in a 1D setting, the 1D model is extended to multi-dimensional problems by means of the equivalent strain of the modified von-Mises model. Several numerical examples are presented to examine the fundamental characteristics of the proposed damage model. In particular, we demonstrate that finite element solutions with the damage model are independent of mesh size and that the energy balance evaluated for the fracture process in a three-point bending test for a specimen with a single-edge notch is consistent with the fracture energy. A benchmark test for a mixed-mode fracture is also conducted to demonstrate the performance of the proposed damage model. (C) 2016 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  117. 結合力を埋め込んだ弾性損傷モデルの構築とそのき裂進展解析への適用 査読有り

    新宅勇一, 寺田賢二郎

    日本計算工学会論文集 2016 2016年3月23日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.11421/jsces.2016.20160011  

    ISSN:1347-8826

  118. 非均質周期ミクロ構造に対する Isogeometric 解析手法 査読有り

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    日本計算工学会論文集 2016 2016年3月23日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.11421/jsces.2016.20160010  

    ISSN:1347-8826

  119. コンクリートの破壊力学を考慮した鉄筋コンクリートの3次元破壊シミュレーションとその性能評価 査読有り

    車谷 麻緒, 根本 優輝, 相馬 悠人, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会論文集 2016 2016年2月12日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.11421/jsces.2016.20160004  

    ISSN:1347-8826

  120. 逆均質化法を用いた微細亀裂分布の同定 査読有り

    加藤準治, 河西亮輔, 京谷孝史, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A2(応用力学) 72 (1) 27-37 2016年2月

  121. 防潮林の減災特性評価を目的としたマルチスケール数値実験 査読有り

    野村怜佳, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 森口周二

    土木学会論文集A2(応用力学) 71 (2) I_193-I_201 2016年2月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.71.I_193  

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    本研究では防潮林を多孔質体として近似し,その効果をマルチスケール数値実験によって評価する手法を提案し,広域における高潮・津波の被害予測シミュレーションを実施した.具体的には,枝木スケール(ミクロ)・樹木スケール(メゾ)の2つのスケールでのマルチスケール数値実験から,それそれのスケールにおける特性値を求め,防潮林を多孔質体で構成されるマクロ構造物であると近似し,その抵抗則を用いて解析を行うスケールアップ型のマルチスケール解法である.これにより,従来,防潮林の木々をモデル化した解析では適用が不可能であった広域での防潮林の減衰効果の検討が可能となる.

  122. 複合厚板における断面構造のトポロジー最適化 査読有り

    西紳之介, 寺田賢二郎, 加藤準治

    土木学会論文集A2(応用力学) 71 (2) I_245-I_254 2016年2月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.71.I_245  

    ISSN:2185-4661

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    本研究では,面内周期性を有する複合板を対象として,そのマクロの力学的性能を最大化させるようなミクロ構造(面内ユニットセル)の最適材料配置を決定する手法を提案する.最適化問題の設定にあたり,マクロ構造には厚板要素を用い,ミクロ構造には3次元的広がりを持つソリッド要素を想定し,両スケールの境界値問題を解くことでミクロ構造の非均質性を反映した均質化板剛性を算出する.この均質化板剛性を用いて,マクロ厚板構造の剛性を最大にするトポロジー最適化問題を設定する.また,設定した目的関数に対する感度を解析的に得る手法を提示し,数値微分との比較により手法の信頼性を示す.そして,得られたユニットセルのトポロジーを提示することで,本手法の有用性を評価する.

  123. 熱可塑性樹脂の発熱現象を考慮した粘弾性・粘塑性複合構成則 査読有り

    松原成志朗, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A2(応用力学) 71 (2) I_509-I_520 2016年2月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.71.I_509  

    ISSN:2185-4661

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    ガラス状態における熱可塑性樹脂は,微小変形域で粘弾性的に振舞い,分子鎖の摩擦抵抗に起因する粘塑性による擬似的な降伏挙動を経て,大変形域では粘塑性流れ方向に分子鎖が配向することが原因となる配向硬化現象を示す.さらに,粘弾性特性として持続変形下では応力緩和現象を示し,完全除荷後では変形の戻りを示す.このような材料挙動を表現するために,本研究では粘弾性と粘塑性の複合構成則を提案する.また,大変形域に特徴的な配向硬化現象は粘塑性変形に陽に依存するゴム弾性理論に類似の背応力を設定することによってそれを定量的に評価することを目指す。さらに,熱可塑性樹脂は温度依存性が非常に強いため,力学作用に対する材料自身の自己発熱現象を熱力学的定式化による材料モデルの構築によって同時に定式化する.このとき,弾性変形による散逸が生じない超弾性構成則に基づく理論展開を行うことで定量的に評価が可能な発熱量の算出を行い,高分子材料特有の大変形能に対応させる.本提案モデルの性能や特徴は,いくつかの数値解析例を通して検証する.

  124. 構造物の破壊を考慮した有限被覆法に基づく構造流体連成解析 査読有り

    高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎, 小山直輝, 金子賢治, 車谷麻緒, 加藤準治, 京谷孝史

    土木学会論文集A2(応用力学) 71 (2) I_203-I_212 2016年2月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.71.I_203  

    ISSN:2185-4661

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    本論文では,流体力による構造物の接触挙動および破壊挙動まで含めた構造物と流体の相互連成作用が考慮可能な安定化有限被覆法に基づく連成解析手法を提案する.具体的には,構造物は複数の剛体要素を結合することでモデル化する.剛体要素は,Cohesive modelを導入した個別要素法を用いることで構造物の接触挙動および破壊挙動を表現する.流体解析では,Phase-field法を用いて界面位置の計算を行い,また,安定化有限被覆法を用い,構造物と流体の接触界面位置を正確に表現し,構造物と流体の相互連成の計算を行う.本論文では,数値解析例を通して,本手法の解析精度や適用性について検討を行う.

  125. 個別要素法を用いた乾燥砂の流動解析における粒子のサイズと形状の影響 査読有り

    森口周二, 蛭間雄大, 高瀬慎介, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A2(応用力学) 71 (2) I_587-I_594 2016年2月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.71.I_587  

    ISSN:2185-4661

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    本研究では,乾燥砂を用いた既存の模型流動実験を対象として,その再現解析を実施することにより,DEMにより土砂流動を表現する際の粒子のサイズと形状の影響について整理した.その結果,非球形粒子は球形粒子に比べて土砂の流動特性を精度よく表現し,非球形粒子を用いることである程度大きな粒径でも流動特性を表現することが可能であることを確認した.また,粒状体の流動挙動を再現するために,粒子形状を表現することは重要ではあるものの,その形状表現精度はそれほど解に敏感ではないことを確認した.

  126. 超弾性複合材料の分離型マルチスケールトポロジー最適化 査読有り

    加藤準治, 谷地大舜, 西澤峻祐, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    日本計算工学会論文集 p.20160001 2016年1月18日

    DOI: 10.11421/jsces.2016.20160001  

  127. Numerical plate testing for linear two-scale analyses of composite plates with in-plane periodicity 査読有り

    Kenjiro Terada, Norio Hirayama, Koji Yamamoto, Mayu Muramatsu, Seishiro Matsubara, Shin-nosuke Nishi

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 105 (2) 111-137 2016年1月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1002/nme.4970  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

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    A method of numerical plate testing (NPT) for composite plates with in-plane periodic heterogeneity is proposed. In the two-scale boundary value problem, a thick plate model is employed at macroscale, while three-dimensional solids are assumed at microscale. The NPT, which is nothing more or less than the homogenization analysis, is in fact a series of microscopic analyses on a unit cell that evaluates the macroscopic plate stiffnesses. The specific functional forms of microscopic displacements are originally presented so that the relationship between the macroscopic resultant stresses/moments and strains/curvatures to be consistent with the microscopic equilibrated state. In order to perform NPT by using general-purpose FEM programs, we introduce control nodes to facilitate the multiple-point constraints for in-plane periodicity. Numerical examples are presented to verify that the proposed method of NPT reproduces the plate stiffnesses in classical plate and laminate theories. We also perform a series of homogenization, macroscopic, and localization analyses for an in-plane heterogeneous composite plate to demonstrate the performance of the proposed method. Copyright (C) 2015 John Wiley & Sons, Ltd.

  128. 個別要素法による落石の確率論的危険度評価 査読有り

    森口周二, 大竹雄, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 小坂祐司, 堀内克, 沢田和秀, 八嶋厚

    地盤工学ジャーナル 10 (4) 503-515 2015年12月31日

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.3208/jgs.10.503  

    eISSN:1880-6341

  129. 反応拡散方程式を用いたコンクリート中における鋼材腐食の予測解析 査読有り

    牛田貴士, 津野 究, 仲山貴司, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    , 土木学会論文集A2(応用力学) 71 (1) 34-45 2015年11月20日

    DOI: 10.2208/jscejam.71.34  

  130. 分離型マルチスケール解析法による超弾性複合材料のミクロ構造トポロジー最適化 査読有り

    加藤 準治, 谷地 大舜, 西澤 峻祐, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    日本計算工学会論文集 p.20150014 20150014-20150014 2015年11月6日

    出版者・発行元:JAPAN SOCIETY FOR COMPUTATIONAL ENGINEERING AND SCIENCE

    DOI: 10.11421/jsces.2015.20150014  

    ISSN:1347-8826

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    本研究は, 超弾性複合材料のマルチスケール解析を基本としたミクロ構造トポロジー最適化手法を提案するものである. ここでは、所与の材料体積量一定のもとマクロ構造のエンドコンプライアンス最小化を目的関数とした問題設定をした. <br>一般にマクロ構造挙動は材料微視構造であるミクロ構造の幾何学的特性に強く依存することが知られている. 逆に言えば, ミクロ構造の幾何学的特性を最適化することができれば, マクロ構造の力学的性能を最大化したり制御することが可能となりえる. この問題を解くためには, マルチスケール解析を導入して非線形構造問題を解いた上で, ミクロ構造の最適化手法を導入することとなるが, 数値的に非現実的な計算コストが必要となる. 本研究では, 分離型マルチスケール解析という計算コストを低く抑えることが可能な手法を導入し, これを実現するものである.

  131. Characterization of time-varying macroscopic electro-chemo-mechanical behavior of SOFC subjected to Ni-sintering in cermet microstructures 査読有り

    M. u Muramatsu, K. Terada, T. Kawada, K. Yashiro, K. Takahashi, S. Takase

    COMPUTATIONAL MECHANICS 56 (4) 653-676 2015年10月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-015-1193-7  

    ISSN:0178-7675

    eISSN:1432-0924

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    In order to perform stress analyses of a solid oxide fuel cell (SOFC) under operation, we propose a characterization method of its time-varying macroscopic electro-chemo-mechanical behavior of electrodes by considering the time-varying geometries of anode microstructures due to Ni-sintering. The phase-field method is employed to simulate the micro-scale morphology change with time, from which the time-variation of the amount of triple-phase boundaries is directly predicted. Then, to evaluate the time-variation of the macroscopic oxygen ionic and electronic conductivities and the inelastic properties of the anode electrode, numerical material tests based on the homogenization method are conducted for each state of sintered microstructures. In these homogenization analyses, we also have to consider the dependencies of the properties of constituent materials on the temperature and/or the oxygen potential that is supposed to change within an operation period. To predict the oxygen potential distribution in an overall SOFC structure under long-period operation, which determines reduction-induced expansive/contractive deformation of oxide materials, an unsteady problem of macroscopic oxygen ionic and electronic conductions is solved. Using the calculated stress-free strains and the homogenized mechanical properties, both of which depend on the operational environment, we carry out the macroscopic stress analysis of the SOFC.

  132. 加工誘起変態を考慮した結晶塑性FE解析による局所応力評価

    堤 成一郎, Fincato Riccardo, 寺田 賢二郎

    日本鉄鋼協会シンポジウム「ベイナイト鋼脆性破壊の微視的機構とそのモデル化」 13-20 2015年9月

  133. Analytical sensitivity in topology optimization for elastoplastic composites 査読有り

    Junji Kato, Hiroya Hoshiba, Shinsuke Takase, Kenjiro Terada, Takashi Kyoya

    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION 52 (3) 507-526 2015年9月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00158-015-1246-8  

    ISSN:1615-147X

    eISSN:1615-1488

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    The present study proposes a topology optimization of composites considering elastoplastic deformation to maximize the energy absorption capacity of a structure under a prescribed material volume. The concept of a so-called multiphase material optimization, which is originally defined for a continuous damage model, is extended to elastoplastic composites with appropriate regularization for material properties in order to regularize material parameters between two constituents. In this study, we formulate the analytical sensitivity for topology optimization considering elastoplastic deformationand its path-dependency. For optimization applying a gradient-based method, the accuracy of sensitivities iscritical to obtain a reliable optimization result. The proposed analytical sensitivity method takes the derivative of the total stress which satisfies equilibrium equation instead of that of the incremental stress and does not need implicit sensitivity terms. It is verified that the proposed method can provide highly accurate sensitivity enough to obtain reliable optimization results by comparing with that evaluated from the finite difference approach.

  134. Cohesive Crack Model to Reflect Local Chemical Action at Grain and Its Boundaries in Polycrystalline Metals 査読有り

    Yuichi Shintaku, Mayu Muramatsu, Shinsuke Takase, Seiichiro Tsutsumi, Kenjiro Terada

    Quarterly J. Japan Welding Soc. 33 (2) 152s-155s 2015年6月

    DOI: 10.2207/qjjws.33.152s  

  135. A Crystal Plasticity FE Analysis Considering Mechanically Induced Martensitic Phase Transformation 査読有り

    Seiichiro Tsutsumi, Riccardo Fincato, Kazushi Ueda, Kenjiro Terada

    Quarterly J. Japan Welding Soc. 33 (2) 102s-106s 2015年4月

    DOI: 10.2207/qjjws.33.102s  

    ISSN:0288-4771

  136. 斜面近傍に位置する逆T字型送電鉄塔基礎の引揚支持力解析 査読有り

    山川 優樹, 溝江 弘樹, 千田 大, 戸田 丈, 池田 清宏, 田村 洋, 寺田 賢二郎

    土木学会論文集C(地圏工学) 71 (1) 1-13 2015年2月20日

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejge.71.1  

    ISSN:2185-6516

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    現在幅広く採用されている逆T字型送電鉄塔基礎の引揚支持力算定式は,主に水平地盤に設置された基礎を対象としている.一方,傾斜地盤などにおける支持力評価は,土被り重量を確保するために谷側最小根入れを確保する方法,土すい体重量を確保する方法,または各種経験的方法により行われている.これに対して,本研究では三次元弾塑性有限要素法を用いて,斜面近傍に位置する逆T字型基礎の引揚支持力評価を行った.基礎設置位置から法肩までの距離を変化させた検討を行い,その距離がある値を下回ると引揚支持力が急激に低下することを確認した.また,様々な斜面傾斜角について検討を行った結果,斜面傾斜角の増加に伴って引揚支持力が低下し,また,法肩からの距離が小さいほど斜面傾斜角の増加に伴う支持力低下程度が大きいことが分かった.

  137. フェーズフィールド法によるミクロ構造トポロジー最適化の基礎的研究 査読有り

    加藤準治, 加茂純宜, 高瀬慎介, 森口周二, 車谷麻緒, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集 A2(応用力学) 70 (2) I_173-I_183 2015年2月20日

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejam.70.I_173  

    ISSN:2185-4661

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    構造および材料の力学的挙動は,材料の微視構造(ミクロ構造)における幾何学的特性,例えば材料配置や形状,寸法に強く依存することが知られている.そのため,ミクロ構造の幾何学的特性を最適化することでマクロ構造の力学的パフォーマンスを最大限に引き出す,あるいは制御するための研究が盛んに行われている.そこで,本研究では近年材料開発分野において注目されているフェーズフィールド法を導入し,ミクロ構造のトポロジーを最適化するための手法の開発を目指す.本論文では,まずその基礎的研究としてマクロ変形は考慮せずに,ミクロ構造に周期境界と一様変形を与えた条件下で,その剛性を最大にするためのミクロ構造トポロジー最適化を定式化し,さらに本手法がどの程度の初期値依存性を有するかについて幾つかの数値計算例を用いて検証した.

  138. 安定化有限要素法を用いた2D-3Dハイブリット手法による津波解析 査読有り

    高瀬慎介, 加藤準治, 森口周二, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 野島和也, 桜庭雅明, 樫山和男

    土木学会論文集 A2(応用力学) 70 (2) I_307-I_315 2015年2月20日

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejam.70.I_307  

    ISSN:2185-4661

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    本論文では,震源域から発生した津波の沖合領域での伝播から都市域での遡上に至る一連の挙動を,精度良く且つ低い計算コストで予測可能な,2D-3Dハイブリッド安定化有限要素法を提案する.具体的には,沖合での波の伝播には2次元(2D)浅水長波方程式を,遡上領域では3次元(3D)Navier-Stokes方程式を支配方程式に採用し,それぞれの解析領域に対して個別の非構造メッシュを用いて安定化有限要素法により離散化する.そして,これらの空間次元だけでなく節点配置も異なるメッシュ間で流速と圧力の連続条件を多点拘束(MPC)法により満足させることで,完全な3D解析に比べて格段に低い計算コストで,沖合から都市域に至る一連の津波伝播・遡上現象を解析可能とした.

  139. 弾塑性材料の繰り返し載荷を考慮したマルチフェーズトポロジー最適化および解析的感度の精度検証 査読有り

    干場大也, 加藤準治, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    ,土木学会論文集 A2(応用力学) 70 (2) I_317-I_328 2015年2月20日

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejam.70.I_317  

    ISSN:2185-4661

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    本研究は,塑性変形を呈する複合材料のエネルギー吸収性能最大化を目的としたトポロジー最適化問題を設定し,それを解くために必要な感度導出法の精度について検証するものである.一般に弾塑性材料を対象にトポロジー最適化を適用するためには高精度な感度の導出が必要不可欠となる.しかし,応力-ひずみ関係に見られる降伏点ならびに荷重除荷点のいわゆる微分不可能な箇所近傍では感度を精度よく求めることが困難となる.そこで,著者らは既往の研究<sup>1)</sup>で等方性弾塑性材料を対象として,力のつり合い式を満たす応力を忠実に微分する感度導出法を提案し,降伏点近傍においても高精度の感度が得られることを示した.本論文は,その発展として幾度も荷重載荷ー除荷状態を繰り返す塑性変形状態を想定し,そのような状況下において提案手法がどの程度の精度を保持できるかを検証するものである.

  140. 複合板の線形マルチスケール解析のための数値平板試験 査読有り

    寺田賢二郎, 平山紀夫, 山本晃司, 松原成志朗

    日本計算工学会論文集 p.20150001 2015年1月23日

    DOI: 10.11421/jsces.2015.20150001  

  141. Two-scale assessment of tensile and compressive strengths of heterogeneous rock mass 査読有り

    K. Terada, T. Kyoya, T. Ishida, J. Kato, S. Moriguchi, S. Takase, S. Koumura

    Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics 1459-1464 2015年

    出版者・発行元:CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP

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    The method of micro-macro decoupling analyses is applied to assess the macroscopically anisotropic strengths of rock masses with local heterogeneities, which are characterized by the layered structure of sedimentary soft rocks, in consideration of yield and tensile/compressive strengths of rocks at micro-scale. To evaluate the macroscopic strength characteristics, a series of numerical material testing, which is based on the mathematical homogenization theory, is conducted on a unit cell composed of mudstone and sandstone, each of which exhibits consolidation-pressure dependent plastic deformations as well as tension-cut-off-type damage behavior. Numerical examples are presented to demonstrate the performance of the presented strength assessment scheme in view of design and analysis of important structures encountered in practical applications.

  142. A method of numerical analyses for predicting corrosion-induced mechanical deterioration of RC structures 査読有り

    K. Terada, S. Takase, Y. Kudo, S. Nishi, J. Kato, T. Kyoya, T. Ushida, K. Tsuno, T. Nakayama

    LIFE-CYCLE OF STRUCTURAL SYSTEMS: DESIGN, ASSESSMENT, MAINTENANCE AND MANAGEMENT 1757-1764 2015年

    出版者・発行元:CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP

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    A numerical analysis method is developed to predict the mechanical deterioration of reinforced concrete (RC) structures that is caused by the corrosion of steel members followed by diffusion of reactive substances. Electro-chemical reactions are taken into account to determine the amount of corroded products at the steel surface, while the time-variation of its domain is captured by the level-set function, which is converted into regularized Heaviside function for interpolating material properties between separate materials. Expansive strain due to corrosion is introduced to represent cracking, which is modeled by a continuum damage model at finite strain. A series of numerical examples are presented to demonstrate the capability of the proposed method. In particular, the accelerated corrosion test and the drawing test are simulated and the results are compared with the experimental ones.

  143. Effects of grain size and grain shape in granular flow simulations 査読有り

    S. Moriguchi, K. Terada, J. Kato, S. Takase, T. Kyoya

    Computer Methods and Recent Advances in Geomechanics 1453-1458 2015年

    出版者・発行元:CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP

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    A model test of granular flow was reproduced using DEM. Some calculation cases with different grain sizes were performed to investigate effects of grain size. Effects of grain shape were also investigated by using spherical elements and non-spherical elements. According to obtained results, non-spherical and enough small elements could reproduce entire flow behavior obtained in the model test. The important thing in granular flow simulations is not to describe real grain size and grain shape, but to use enough small elements and to consider grain shape roughly. It is very important to figure out criteria of element size and degree of shape representation for use of DEM at practical level.

  144. Multiphase topology optimization of composites under elastoplastic behavior 査読有り

    J. Kato, H. Hoshiba, S. Takase, K. Terada, T. Kyoya

    Structural and Multidisciplinary Optimization 2015年

  145. Local stress increase due to mechanically induced phase transformation predicted by a crystal FE analysis 査読有り

    S. Tsutsumi, R. Fincato, K. Terada, T. Ishida

    MATERIALS TODAY-PROCEEDINGS 2 (3) 611-614 2015年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.matpr.2015.07.358  

    ISSN:2214-7853

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    The mechanically induced phase transformation (MIPT), from austenitic phase to martensitic phase, has been regarded to affect the mechanical behavior of materials, including fracture properties of steels such as the ductility, the toughness, etc. The understanding of the MIPT effect, of the so-called retained austenite, on the mechanical behavior under general loading condition is still challenging topics to be solved. In the present paper the MIPT effect of retained austenite to the martensitic phase stress and strain distribution is numerically examined by a Finite Element Analysis based on the crystal plasticity theory incorporating the MIPT. (C) 2015 The Authors. Published by Elsevier Ltd.

  146. AN ELECTRO-CHEMO-MECHANICAL ANALYSIS OF SOLID OXIDE FUEL CELL CONSIDERING EVOLUTION OF MICROSTRUCTURE IN POROUS ELECTRODE USING PHASE-FIELD METHOD 査読有り

    M. Muramatsu, S. Takase, K. Yashiro, T. Kawada, K. Terada

    Coupled Problems in Science and Engineering VI 614-624 2015年

    出版者・発行元:INT CENTER NUMERICAL METHODS ENGINEERING

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    For the numerical simulation of oxygen potential distributions in Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), the time-evolution of the anode microstructure is reflected in the macroscopic electrical conductivities and the amount of triple-phase boundaries. Once the oxygen potential distributions are determined, the time-variation of the reduction-induced strains due to nonstoichiometry of oxide materials is calculated along with the thermal strains. These strains cause the macroscopic stresses in mutually constrained components. Thus, the capability of the proposed method is demonstrated in characterizing the aging degradation of the macroscopic electro-chemo-mechanical behavior of SOFC that is caused by the Ni-sintering in cermet microstructures during long-period control.

  147. A MULTI-SCALE ELECTRO-CHEMO-MECHANICAL ANALYSIS OF SOLID OXIDE FUEL CELL CONSIDERING EVOLUTION OF MICROSTRUCTURE IN POROUS ELECTRODE 査読有り

    M. Muramatsu, S. Takase, K. Yashiro, T. Kawada, K. Terada

    PROCEEDINGS OF THE 1ST PAN-AMERICAN CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS AND XI ARGENTINE CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS 215-224 2015年

    出版者・発行元:INT CENTER NUMERICAL METHODS ENGINEERING

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    In the multi-scale analysis of oxygen potential distributions in Solid Oxide Fuel Cell (SOFC), the evolution of the microstructure in anode is reflected in the macroscopic electrical conductivities and the amount of triple-phase boundaries which are the generation sites of electro-chemical reaction currents. The oxygen potential distributions induce the reduction strains in oxide materials along with the thermal strains due to temperature change. These strains cause the macroscopic deformation in mutually constrained components. The capability of the proposed method is demonstrated in characterizing the aging degradation of the macroscopic electro-chemo-mechanical behaviour of SOFC that is caused by the Nisintering in anode microstructures during long-period control.

  148. Electro-chemical potential analysis of zirconium based on the reaction-diffusion equations of oxygen ion and electron considering phase transformation 査読有り

    M. Muramatsu, H. Kishimoto, K. Yamaji, K. Yashiro, T. Kawada, K. Terada, H. Yokokawa

    ECS Transactions 68 (1) 2363-2372 2015年

    出版者・発行元:Electrochemical Society Inc.

    DOI: 10.1149/06801.2363ecst  

    ISSN:1938-6737 1938-5862

    eISSN:1938-6737

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    Phase transformations induced by the precipitation of Ni in Ni-doped 8Yttria-Stabilized Zirconia (8YSZ), which is a typical electrolyte material, have recently been known to cause electrochemical degradation of Solid Oxide Fuel Cells (SOFC). Numerical simulations are conducted to evaluate the oxygen potential distributions and then to estimate the degree of transformation during long-term operations that can be determined by the equilibrium partial pressure between Ni and NiO. The simulation results indicate that the oxidation-reduction front inside the electrolyte tends to move towards the anode side reflecting the difference in electrical conductivities with different time constants between the oxidation and reduction regions.

  149. 開削トンネルにおける調査データの分析と将来予測手法の検討 査読有り

    牛田貴士, 仲山貴司, 津野究, 嶋本敬介, 焼田真司, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集F1 71 (1) 41-53 2015年

    DOI: 10.2208/jscejte.71.41  

  150. 損傷変数を導入した結合力モデルによる多結晶金属の疲労き裂進展解析 査読有り

    新宅 勇一, 村松 眞由, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 加藤 準治, 森口 周二

    日本計算工学会論文集 p.20140014 2014年10月10日

    DOI: 10.11421/jsces.2014.20140014  

  151. 弾塑性複合材料のトポロジー最適化における解析的感度の精度検証 査読有り

    加藤 準治, 干場 大也, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    日本計算工学会論文集 p.20140012 2014年9月29日

    DOI: 10.11421/jsces.2014.20140012  

  152. Applicability of micro-macro decoupling scheme to two-scale analysis of fiber-reinforced plastics 査読有り

    Kenjiro Terada, Norio Hirayama, Koji Yamamoto, Junji Kato, Takashi Kyoya, Seishiro Matsubara, Yusuke Arakawa, Yuta Ueno, Naohiro Miyanaga

    ADVANCED COMPOSITE MATERIALS 23 (5-6) 421-450 2014年9月

    出版者・発行元:TAYLOR & FRANCIS LTD

    DOI: 10.1080/09243046.2014.915098  

    ISSN:0924-3046

    eISSN:1568-5519

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    The numerical study is made to demonstrate the applicability of the method of decoupling multi-scale analysis to the micro-macro evaluation of the mechanical behavior of fiber-reinforced plastics (FRP) that exhibits inelastic deformations and internal damage of the matrix material. During the course of this demonstration, it is confirmed that the reliability of the decoupling method can be guaranteed if the macroscopic constitutive model is introduced so as to inherit the microscopic material behavior. To this end, with reference to the results of the numerical material testing on the periodic microstructures of FRP, we propose an anisotropic elastoplastic-creep-damage combined constitutive model to represent the macroscopic material behavior and illustrate the characteristics of the inelastic deformations that resemble the material behavior assumed for plastics at micro-scale. With the identified macroscopic material parameters, the macroscopic structural analysis, which is followed by the localization analysis consistently, can be an actual proof of the utility value of the decoupling method in practice.

  153. 微細ひび割れの形成と接触を考慮した準脆性材料の圧縮破壊シミュレーション 査読有り

    神野 真弥, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 樫山 和男

    日本計算工学会論文集 p.20140006 20140006-20140006 2014年4月24日

    出版者・発行元:JAPAN SOCIETY FOR COMPUTATIONAL ENGINEERING AND SCIENCE

    DOI: 10.11421/jsces.2014.20140006  

    ISSN:1347-8826

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    本論文では, 微視的なひび割れが発生し, 破壊進行領域が形成され, 巨視的なひび割れに至るといったセメント系複合材料の一連の準脆性破壊を再現可能な, 圧縮破壊シミュレーション手法を提案する. まず, 準脆性材料の巨視的な圧縮破壊を微視的な引張破壊とせん断破壊で表すモデル化と, 圧縮荷重下における不連続面の接触のモデル化について述べる. 次に, 巨視的な引張破壊とせん断破壊の再現性に関する検証例を示した後, 不連続面の接触を考慮した場合としない場合における破壊挙動の相違について考察する. 最後に, 一軸圧縮荷重を受けるセメントペーストやモルタルの破壊挙動を観察した既往の実験結果とシミュレーション結果を比較し, 提案手法の妥当性について検討する.

  154. 弾塑性・クリープ・損傷複合モデルによる繊維強化プラスチックの分離型マルチスケール解析 査読有り

    松原成志朗, 荒川裕介, 加藤準治, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 上野雄太, 宮永直弘, 平山紀夫, 山本晃司

    計算工学会論文集 2014 p20140004 2014年4月15日

    DOI: 10.11421/jsces.2014.20140004  

  155. A Method for Two-Scale Analysis for Crack Propagation in Polycrystalline Metals

    Yuichi Shintaku, Kenjiro Terada, Junji Kato, Takashi Kyoya, Shuji Moriguchi, Shinsuke Takase, Seiichiro Tsutsumi

    Proc. COMPSAFE 2014 125-128 2014年4月

  156. Topology optimization of micro-structure for composites applying a decoupling multi-scale analysis 査読有り

    Junji Kato, Daishun Yachi, Kenjiro Terada, Takashi Kyoya

    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION 49 (4) 595-608 2014年4月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00158-013-0994-6  

    ISSN:1615-147X

    eISSN:1615-1488

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    The present study proposes topology optimization of a micro-structure for composites considering the macroscopic structural response, applying a decoupling multiscale analysis based on a homogenization approach. In this study, it is assumed that topology of macro-structure is unchanged and that topology of micro-structure is unique over the macro-structure. The stiffness of the macrostructure is maximized with a prescribed material volume of constituents under linear elastic regime. A gradient-based optimization strategy is applied and an analytical sensitivity approach based on numerical material tests is introduced. It was verified from a series of numerical examples that the proposed method has great potential for advanced material design.

  157. Layout design of rockbolts for natural ground reinforcement 査読有り

    Junji Kato, Keiichiro Ishii, Kenjiro Terada, Takashi Kyoya

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS 38 (3) 236-255 2014年2月

    出版者・発行元:WILEY-BLACKWELL

    DOI: 10.1002/nag.2202  

    ISSN:0363-9061

    eISSN:1096-9853

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    The present study addresses a layout design of rockbolts for reinforcing natural ground structures applying a special optimization method, called multiphase layout optimization. Rockbolts are used to tighten loosed natural ground, and the layout of rockbolts are determined without sufficient information about the physical properties of the ground materials. Because of this uncertainty, unexpected deformation often occurs at the excavation surface of natural ground. In that case, it is requested to determine an effective layout of the additional rockbolts promptly with respect to the actual deformation at the construction site. However, it is not easy to determine the optimal layout because of its complexity, and consequently, it has no choice but to determine the layout in an empirical way.This study introduces a numerical approach to determine an optimal layout of rockbolts with respect to arbitrarily possible deformation of natural ground. The objective is to maximize the stiffness of the overall ground structure reinforced with rockbolts. For optimization, a gradient-based optimization scheme is applied because of its numerical efficiency. It was verified from a series of numerical examples that this method has great potential to improve the stiffness of the overall ground structure and shows a certain applicability to a practical design. Copyright (c) 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

  158. MULTI-SCALE CRACK PROPAGATION ANALYSIS FOR STRENGH ASSESSMENT OF POLYCRSTALINE MATERIALS 査読有り

    Y. Shintaku, K. Terada, J. Kato, T. Kyoya, S. Takase, S. Tsutsumi

    11TH WORLD CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS; 5TH EUROPEAN CONFERENCE ON COMPUTATIONAL MECHANICS; 6TH EUROPEAN CONFERENCE ON COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS, VOLS II - IV 1569-1580 2014年

    出版者・発行元:INT CENTER NUMERICAL METHODS ENGINEERING

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    The objective of this study is to develop a method of multi-scale crack propagation analysis to assess the residual strength of the structure subjected to chemical attack. The macro-scale crack growth rate is determined by both the micro-scale cracking with plastic deformations and the change of the hydrogen concentrations. The microscale crack propagation is simulated by the crystal plasticity model and the cohesive zone model induced by the change of the surface energy to account for the hydrogen effect. A polycrystalline aggregate is regarded as a representative volume element (RVE) for microscale analyses and the macroscopic strength is estimated from this result. The macro-scale crack growth simulation is conducted using the cohesive zone model with the parameter the strength reflected the micro-scale analysis and the damage evolved by the fatigue. The proposed method enables us to simulate the crack propagation with the evaluation of fatigue and the effect of hydrogen.

  159. NUMERICAL EVALUATION OF TSUNAMI IMPACT FORCE ACTED ON A BRIDGE GIRDER DURING TSUNAMI BY USING A PARTICLE METHOD 査読有り

    Shoichi Tanabe, Mitsuteru Asai, Kenjiro Terada, Kazuo Kashiyama, Shuji Moriguchi, Mao Kurumatani

    11TH WORLD CONGRESS ON COMPUTATIONAL MECHANICS; 5TH EUROPEAN CONFERENCE ON COMPUTATIONAL MECHANICS; 6TH EUROPEAN CONFERENCE ON COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS, VOLS II - IV 4066-4076 2014年

    出版者・発行元:INT CENTER NUMERICAL METHODS ENGINEERING

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    On March 11, 2011, the huge Tsunami caused by the great east Japan earthquake devastated the Pacific coast of north-eastern Japan. Many infrastructures including bridges were collapsed by the Tsunami. New generation of Tsunami disaster prevention and mitigation method should be reconsidered toward the next millennium Tsunami. In this study, a stabilized Smoothed Particle Hydrodynamics (SPH) has been utilized for an evaluation of fluid force acted on bridge girders. In addition, a new boundary treatment using a virtual marker and fixed boundary particle is developed to satisfy the slip and no-slip boundary condition for the velocity field and to satisfy the pressure Neumann condition at the same time. The accuracy and efficiencies of our proposed method are validated by comparison between a numerical solution and experimental results. Finally, a simple treatment for the particle method has been introduced to our developed SPH tool to simulate wash out of the bridge girder.

  160. 個別要素法を用いた落石シミュレーションにおける形状精度と解析精度の定量的関連付け 査読有り

    橘 一光, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 高瀬 慎介, 京谷 孝史, 加藤 準治

    土木学会論文集A2(応用力学) 70 (2) I_519-I_530 2014年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscejam.70.I_519  

    ISSN:2185-4661

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    本研究では,個別要素法を用いた落石シミュレーションについて,形状表現の差が解析精度に及ぼす影響を調べた.落石を模擬した模型実験とその再現解析を行い,それぞれ異なる形状精度を持つ複数の落石モデルの解析結果を実験結果と定量的に比較した.落石モデルの形状精度を定量的に論じるために,無次元の形状精度指標を2種類導入し,これによって表された形状精度と解析精度との間に関連性があることを示した.これにより,落石シミュレーションの解析精度を形状精度の観点から定量的に制御するための枠組みを提案した.

  161. A method of two-scale analysis with micro-macro decoupling scheme: application to hyperelastic composite materials 査読有り

    K. Terada, J. Kato, N. Hirayama, T. Inugai, K. Yamamoto

    COMPUTATIONAL MECHANICS 52 (5) 1199-1219 2013年11月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-013-0872-5  

    ISSN:0178-7675

    eISSN:1432-0924

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    The aim of this study is to propose a strategy for performing nonlinear two-scale analysis for composite materials with periodic microstructures (unit cells), based on the assumption that a functional form of the macroscopic constitutive equation is available. In order to solve the two-scale boundary value problems (BVP) derived within the framework of the homogenization theory, we employ a class of the micro-macro decoupling scheme, in which a series of numerical material tests (NMTs) is conducted on the unit cell model to obtain the data used for the identification of the material parameters in the assumed constitutive model. For the NMTs with arbitrary patterns of macro-scale loading, we propose an extended system of the governing equations for the micro-scale BVP, which is equipped with the external material points or, in the FEM, control nodes. Taking an anisotropic hyperelastic constitutive model for fiber-reinforced composites as an example of the assumed macroscopic material behavior, we introduce a tensor-based method of parameter identification with the 'measured' data in the NMTs. Once the macro-scale material behavior is successfully fitted with the identified parameters, the macro-scale analysis can be performed, and, as may be necessary, the macro-scale deformation history at any point in the macro-structure can be applied to the unit cell to evaluate the actual micro-scale response.

  162. Identification of Ni-YSZ Anode Creep Property Using PSO for Multiscale Simulation 査読有り

    S. Watanabe, F. Iguchi, K. Sato, K. Yamamoto, T. Hashida, K. Terada, T. Kawada

    SOLID OXIDE FUEL CELLS 13 (SOFC-XIII) 57 (1) 1379-1386 2013年

    出版者・発行元:ELECTROCHEMICAL SOC INC

    DOI: 10.1149/05701.1379ecst  

    ISSN:1938-5862

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    Our group has attempted to construct an SOFC multiscale model which can simulate inelastic deformation under operating conditions. In this study, we have focused on mechanical properties of Ni-YSZ anode and aimed to identify creep parameter which is a key factor of inelastic deformation. Measurements were performed at elevated temperatures under controlled oxygen partial pressures using in-situ mechanical testing equipment. Creep parameters of Ni-YSZ anode were optimized to have least difference between the result of numerical material test and experiment, using Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm of the approximate optimization techniques based on behavior of self-organized system. As a result, we could confirm transit creep on Ni-YSZ cermet, and identify parameters of it. Simulated creep curves showed good fitting to experimental curves at applied stress up to 5MPa, but deviated at higher applied stresses.

  163. マルチスケールトポロジー最適化手法と解析的感度導出法の提案 査読有り

    谷地大舜, 加藤準治, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    日本計算工学会論文集 2013 p20130022 2013年

    DOI: 10.11421/jsces.2013.20130022  

    ISSN:1347-8826

  164. 結晶塑性有限要素法を用いた圧延集合組織を有するマグネシウム合金の変形・強度発現機構の解明 査読有り

    石田智広, 渋谷慎兵, 加藤準治, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 安藤大輔, 小池淳一

    機械学会論文集(A編) 79 (808) 1840-1851 2013年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1299/kikaia.79.1840  

    ISSN:0387-5008

  165. コンクリートの破壊力学に基づく等方性損傷モデルの定式化とその性能評価 査読有り

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 加藤 準治, 京谷 孝史, 樫山 和男

    日本計算工学会論文集 2013 P20130015 2013年

    DOI: 10.11421/jsces.2013.20130015  

    ISSN:1347-8826

  166. 破壊シミュレーションのための構造要素を用いた離散体解析法 査読有り

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 加藤 準治, 樫山 和男

    日本計算工学会論文集 2013 P20130010 2013年

    DOI: 10.11421/jsces.2013.20130010  

  167. マルチスケールトポロジー最適化手法の3次元構造問題への拡張 査読有り

    加藤準治, 谷地大舜, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    応用力学論文集, 土木学会 16 I_133-I_144 2013年

    DOI: 10.2208/jscejam.69.I_133  

  168. 骨材の幾何学的非均質性に着目したコンクリートの圧縮破壊シミュレーション 査読有り

    車谷麻緒, 神野真弥, 寺田賢二郎

    応用力学論文集, 土木学会 16 I_115-I_123 2013年

    DOI: 10.2208/jscejam.69.I_115  

  169. SOFC構成材料の物理化学的・機械的特性とセル・スタックの信頼性

    川田達也, 渡辺智, 坂本正, 尾澤伸樹, 佐藤一永, 橋田俊之, 宇根本篤, 八代圭司, 雨澤浩史, 水崎純一郎, 井口史匡, 橋本真一, 湯上浩雄, 寺田賢二郎

    第21回SOFC研究発表会予稿集 28-34 2012年12月

  170. SOFCの信頼性と構成材料の物理化学的・機械的特性 査読有り

    川田達也, 渡辺智, 坂本正, 井口史匡, 佐藤一永, 橋本真一, 尾澤伸樹, 島崎智実, 寺田賢二郎, 八代圭司, 雨澤浩史, 橋田俊之, 久保百司, 湯上浩雄, 水崎純一郎

    水素エネルギーシステム 37 (2) 101-106 2012年6月30日

  171. Strength evaluation of discontinuous rock mass by multi-scale limit load analysis 査読有り

    J. Jung, J. Kato, K. Terada, T. Kyoya

    HARMONISING ROCK ENGINEERING AND THE ENVIRONMENT 663-666 2012年

    出版者・発行元:CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP

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    A method of multi-scale limit load analysis to predict strength of discontinuous rock mass is proposed. The rock mass is regarded as a body that involves microstructures comprised of rock material and cracks and its mechanical behavior is treated rigorously in two sets of governing equations in macro-and microscopic scales. The macroscopic problem describes the averaged mechanical behavior of the whole body, while solutions of the microscopic problem gives a nonlinear relation between the averaged macroscopic stress and strain, which is strongly affected by the complicated microstructure. In other words, the microscopic problem plays a role of nonlinear constitutive law. In this study, a frictional contact model of a single crack is used in the microstructure. Then a method utilizing the localization process for evaluating the strength characteristics of the macro-body is presented. Several numerical examples are shown to validate the proposed method and to demonstrate its potential usefulness in the field of rock mechanics and rock engineering.

  172. Evaluation of Strength Characteristics of Fissured Rock Mass by a Multi-scale Limit Load Analysis 査読有り

    Jahe Jung, Junji Kato, Kenjiro Terada, Takashi Kyoya

    7th Asian Rock Mechanics Symposium (ARMS7) 2012年

  173. A new constitutive model for crystal plasticity with deformation twinning 査読有り

    Ishida, T, Shibutani, S, Kato, J, Terada, K, Kyoya, T, Ando, D, Koike, J

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2012 2 2012年

    eISSN:1347-8826

  174. Simulation of ultrasonic and electromagnetic wave propagation for nondestructive testing of concrete using image–based FIT 査読有り

    Kazuyuki NAKAHATA, Kenjiro TERADA, Takashi KYOYA, Makoto TSUKINO, Keizo ISHII

    Journal of Computational Science and Technology 6 (1) 28-37 2012年

    出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI: 10.1299/jcst.6.28  

    ISSN:1881-6894

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    Presently, ultrasonic and electromagnetic waves are often used for the quantitative nondestructive testing of concrete. The evaluation of material deterioration and detection of defects in concrete are carried out using ultrasonic waves. On the other hand, the positions of reinforced bars can be reconstructed by using electromagnetic waves. In order to gain a better understanding of ultrasonic and electromagnetic waves in concrete, it is useful to model the wave propagation and scattering process explicitly in the time domain. This study presents a technique for numerical time domain modelings of ultrasonic and electromagnetic waves. Our simulation tool is based on a combination of the finite integration technique (FIT) and an image-based modeling approach. The FIT is a grid-based spatial discretization method that works in conjunction with a leap-frog-type explicit scheme. In the image-based modeling approach, geometries of concrete are determined using a digital image, e.g., a cross-sectional image or CT data. Then the processed pixel or voxel data are directly fed into the FIT. We demonstrate simulations of the contact ultrasonic method and electromagnetic radar method for concrete. The utility of the image-based FIT is validated with experimentally measured data.

  175. 一般化有限要素法による不連続性の近似に関する比較考察 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 15 I_129-I_138 2012年

    DOI: 10.2208/jscejam.68.I_129  

  176. 複合材料のマクロ構造挙動を考慮したミクロ構造トポロジー最適化 査読有り

    加藤準治, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    応用力学論文集,土木学会 15 I_279-I_290 2012年

    DOI: 10.2208/jscejam.68.I_279  

  177. 六方晶金属の結晶塑性・変形双晶構成モデル 査読有り

    石田 智広, 渋谷 慎兵, 加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 安藤 大輔, 小池 淳一

    計算工学会論文集 2012 P20120014 2012年

  178. 多孔質微細構造の力学的作用を考慮した焼結シミュレーションによるマクロ物性予測 査読有り

    笹川 崇, 高橋 健, 寺田 賢二郎, 川田 達也

    計算工学会論文集 2012 P20120004 2012年

  179. SOFCの機械的信頼性・耐久性向上に向けたその場観察手法開発

    井口史匡, 佐藤一永, 島崎知実, 尾澤伸樹, 寺田賢二郎, 橋田俊之, 湯上浩雄, 八代圭司, 坂本正, 宇根本篤, 水崎純一郎, 橋本真一, 渡辺智, 雨澤浩史, 川田達也

    第20回SOFC研究発表会予稿集 144-147 2011年12月

  180. A method of global-local analyses of structures involving local heterogeneities and propagating cracks 査読有り

    Mao Kurumatani, Kenjiro Terada

    STRUCTURAL ENGINEERING AND MECHANICS 38 (4) 529-547 2011年5月

    出版者・発行元:TECHNO-PRESS

    DOI: 10.12989/sem.2011.38.4.529  

    ISSN:1225-4568

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    This paper presents the global-local finite cover method (GL-FCM) that is capable of analyzing structures involving local heterogeneities and propagating cracks. The suggested method is composed of two techniques. One of them is the FCM, which is one of the PU-based generalized finite element methods, for the analysis of local cohesive crack growth. The mechanical behavior evaluated in local heterogeneous structures by the FCM is transferred to the overall (global) structure by the so-called mortar method. The other is a method of mesh superposition for hierarchical modeling, which enables us to evaluate the average stiffness by the analysis of local heterogeneous structures not subjected to crack propagation. Several numerical experiments are conducted to validate the accuracy of the proposed method. The capability and applicability of the proposed method is demonstrated in an illustrative numerical example, in which we predict the mechanical deterioration of a reinforced concrete (RC) structure, whose local regions are subjected to propagating cracks induced by reinforcement corrosion.

  181. Prediction of sound absorption coefficients of poroelastic media by the homogenization method 査読有り

    T. Yamamoto, S. Maruyama, K. Terada, K. Izui, S. Nishiwaki

    40th International Congress and Exposition on Noise Control Engineering 2011, INTER-NOISE 2011 3 1989-1996 2011年

  182. Multiscale Simulation of Electro-Chemo-Mechanical Coupling Behavior of PEN Structure under SOFC Operation 査読有り

    K. Terada, T. Kawada, K. Sato, F. Iguchi, K. Yashiro, K. Amezawa, M. Kubo, H. Yugami, T. Hashida, J. Mizusaki, H. Watanabe, T. Sasagawa, H. Aoyagi

    SOLID OXIDE FUEL CELLS 12 (SOFC XII) 35 (1) 923-933 2011年

    出版者・発行元:ELECTROCHEMICAL SOC INC

    DOI: 10.1149/1.3570073  

    ISSN:1938-5862

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    Numerical simulations are performed to characterize the micro- and macro-scale aspects of the electro-chemo-mechanical coupling behavior of a positive-electrolyte-negative (PEN) structure under SOFC operation. The mathematical homogenization method is applied to evaluate the macroscopic material properties of porous electrodes by performing the corresponding microscopic analyses. In particular, the potential transfer conditions at pore surfaces and triple-phase boundaries are homogenized to be source terms in the macroscopic electron-ion coupled transport problem. A case study is conducted to identify the major source of generation and evolution of cracks running through a disc-shaped cell. In this context, we are concerned especially with the effects of the radius of the cell, the thickness of the electrolyte and the profile of temperature's in-plane distribution on the macroscopic tensile circumferential stress distributions.

  183. A generalized macroscopic model for sound-absorbing poroelastic media using the homogenization method 査読有り

    T. Yamamoto, S. Maruyama, K. Terada, K. Izui, S. Nishiwaki

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING 200 (1-4) 251-264 2011年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA

    DOI: 10.1016/j.cma.2010.08.009  

    ISSN:0045-7825

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    This paper proposes a new macroscopic model for sound-absorbing poroelastic media which is derived by using the homogenization theory based on the method of asymptotic expansions. The derivation of the macroscopic properties and governing equations takes into account the multiphysics occurring in poroelastic media for sound absorption, including elastic motions of the solid phase, compressible viscous fluid flow, and the distributions of pressure and temperature in the fluid phase. The coupled effects between the elastic solid and the fluid pressure, and the temperature and the fluid pressure are also considered. In contrast to the conventional Biot&apos;s model, which includes heuristic formulae, the proposed method yields a rigorous model that is consistent with the principal governing equations on the microscopic scale. Utilizing several models that have simple microscopic geometry and comparing the numerical solutions obtained using the proposed method with corresponding analytical solutions, we demonstrate that the derived macroscopic governing equations can provide accurate and effective predictions. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

  184. 有限被覆法に基づく自由表面を有する流体・構造連成解析手法の構築 査読有り

    中村正人, 高瀬慎介, 樫山和男, 寺田賢二郎, 車谷麻緒

    土木学会論文集A2(応用力学) 67 (2) 2011年

    DOI: 10.2208/jscejam.67.I_199  

  185. 多層材料レイアウト最適化手法のロックボルト支保工への適用性検証 査読有り

    加藤準治, 石井慶一郎, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集A2(応用力学) 67 (2) 2011年

    DOI: 10.2208/jscejam.67.I_107  

  186. 損傷を受ける繊維複合材料の繊維形状最適化 査読有り

    加藤準治, Ekkehard RAMM, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集A2(応用力学) 67 (1) 54-68 2011年

    DOI: 10.2208/jscejam.67.54  

  187. 繊維複合材料のひずみ軟化を考慮した多層材料最適化手法の提案 査読有り

    加藤準治, Ekkehard RAMM, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集A2(応用力学) 67 (1) 39-53 2011年

    DOI: 10.2208/jscejam.67.39  

  188. X-FEMによる非均質材料の波動伝搬解析に関する基礎的研究 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集A2(応用力学) 67 (1) 69-81 2011年

    DOI: 10.2208/jscejam.67.69  

  189. 均質化法による多孔質吸音材の等価特性の導出 査読有り

    山本崇史, 丸山新一, 泉井一浩, 西脇眞二, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集(C編), 77 (773) 75-88 2011年

    出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI: 10.1299/kikaic.77.75  

    ISSN:0387-5024

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    In this paper we propose a new method to derive macroscopic equivalent properties of sound absorbing poroelastic material using the homogenization method. Assuming that the microscopic geometry of the poroelastic material is periodic, this method directly provides a macroscopic elastic tensor for the solid phase, an equivalent density and a bulk modulus for the fluid phase. In the derivation of the macroscopic properties, we perform multiphysics analysis of several phenomena arising in the sound absorption by the poroelastic material, namely, elastic motion of the solid phase, compressible viscous fluid flow in the fluid phase, temperature distribution in the fluid phase, and coupled effects between solid and fluid phases. The equivalent density is obtained by averaging the characteristic function of the fluid flow, and the equivalent bulk modulus is calculated by averaging the characteristic function of the temperature distribution. Several numerical models with simple microscopic geometries are employed to compare the macroscopic properties represented in the numerical solutions obtained using the proposed method with solutions obtained analytically. We demonstrate that the proposed method can provide solutions with sufficient accuracy and that the solutions converge to analytically obtained solutions as the value of the discretization parameter used in the numerical models is made smaller.

  190. 構造物のエネルギー収支に着目した準脆性材料の破壊靱性評価に関する基礎的研究 査読有り

    車谷麻緒, 湯本達也, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 秋山充良

    応用力学論文集,土木学会 13 313-322 2010年8月

  191. 超高強度セメントペースト微細構造のひび割れ挙動解析と圧縮強度評価 査読有り

    笹川 崇, 車谷麻緒, 寺田賢二郎, 閑田徹志, 全 振煥, 百瀬晴基

    応用力学論文集,土木学会 13 283-291 2010年8月

  192. Two-scale diffusion-deformation coupling model for material deterioration involving micro-crack propagation 査読有り

    Kenjiro Terada, Mao Kurumatani

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 83 (4) 426-451 2010年7月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.2835  

    ISSN:0029-5981

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    In this paper, we introduce a two-scale diffusion deformation coupled model that represents the aging material deterioration of two-phase materials involving micro-crack propagations. The mathematical homogenization method is applied to relate the micro- and macroscopic field variables, and a weak coupling solution method is employed to solve the two-way coupling phenomena between the diffusion of scalar fields and the deformation of quasi-brittle solids. The macroscopic mechanical behavior represented by the derived two-scale two-way coupled model reveals material nonlinearity due to micro-scale cracking induced by the scalar-field-induced deformation, which can be simulated by the finite cover method. After verifying the fundamental validity of the proposed model and the analysis method, we perform a simple numerical example to demonstrate their ability to predict aging material deterioration. Copyright (C) 2010 John Wiley & Sons, Ltd.

  193. A method of two-scale thermo-mechanical analysis for porous solids with micro-scale heat transfer 査読有り

    K. Terada, M. Kurumatani, T. Ushida, N. Kikuchi

    COMPUTATIONAL MECHANICS 46 (2) 269-285 2010年7月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-009-0400-9  

    ISSN:0178-7675

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    A two-scale thermo-mechanical model for porous solids is derived and is implemented into a multi-scale multi-physics analysis method. The model is derived based on the mathematical homogenization method and can account for the scale effect of unit cells, which is our particular interest in this paper, on macroscopic thermal behavior and, by extension, on macroscopic deformation due to thermal expansion/contraction. The scale effect is thought to be the result of microscopic heat transfer, the amount of which depends on the micro-scale pore size of porous solids. We first formulate a two-scale model by applying the method of asymptotic expansions for homogenization and, by using a simple numerical model, verify the validity and relevancy of the proposed two-scale model by comparing it with a corresponding single-scale direct analysis with detailed numerical models.

  194. 複合地盤マルチスケール解析法の実験による検証と現位置問題への適用 査読有り

    石川 明, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 社本康広

    土木学会論文集C 66 (2) 332-341 2010年5月

    DOI: 10.2208/jscejc.66.332  

  195. 非線形弾性構成則を用いた複合地盤のマルチスケール解析 査読有り

    石川 明, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 社本康広

    土木学会論文集C 66 (1) 145-155 2010年3月

    DOI: 10.2208/jscejc.66.145  

  196. EULERIAN FINITE COVER METHOD FOR SOLID DYNAMICS 査読有り

    Shigenobu Okazawa, Hideyuki Terasawa, Mao Kurumatani, Kenjiro Terada, Kazuo Kashiyama

    INTERNATIONAL JOURNAL OF COMPUTATIONAL METHODS 7 (1) 33-54 2010年3月

    出版者・発行元:WORLD SCIENTIFIC PUBL CO PTE LTD

    DOI: 10.1142/S0219876210002052  

    ISSN:0219-8762

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    In order to deal with the kinematic and dynamic boundary conditions in the Eulerian framework, we develop an Eulerian finite cover method (FCM) for large deformation solid dynamics by incorporating the approximation strategy of the FCM into the existing Eulerian explicit finite element method. The operator split method is employed to solve Eulerian solid dynamics problems, and the resulting numerical algorithm consists of two steps. One is the nonadvective step, in which the standard Lagrangian FC analysis is carried out with the explicit time integration scheme, and the other is the advective step, in which the CIVA method is applied to project the solution obtained in the nonadvective step to the Eulerian mesh. Two representative numerical examples are presented to validate the proposed Eulerian FCM and demonstrate its capability especially in appropriately treating the kinematic and dynamic boundary conditions.

  197. A method of predicting macroscopic yield strength of polycrystalline metals subjected to plastic forming by micro-macro de-coupling scheme 査読有り

    I. Watanabe, K. Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL OF MECHANICAL SCIENCES 52 (2) 343-355 2010年2月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.ijmecsci.2009.10.006  

    ISSN:0020-7403

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    We introduce a method of predicting the macroscopic yield strength of polycrystalline metals subjected to plastic forming, which hinges on the reliability of the micro-macro decoupling scheme for solving the corresponding two-scale boundary value problem. A polycrystalline aggregate composed of several crystal grains is adopted as a periodic microstructure, namely unit cell, and is regarded as a numerical specimen for numerical material tests (NMTs) based on the homogenization theory. The NMTs are conducted to identify the material parameters of the assumed approximate macroscopic constitutive model and followed by the de-coupled macro-scale analysis to simulate the macro-scale forming process. We then conduct the de-coupled micro-scale analysis by applying the resulting macroscopic deformation histories to the microstructures associated with the macroscopic points of interest in order to obtain the numerical specimens after plastic forming. Finally. the NMTs are conducted on the prepared specimens to evaluate the macroscopic post-forming yield strengths. We validate the proposed method by taking the three-step forming process as an example of macroscopic plastic forming. The validation of the method is made in comparison with the results with those obtained by the equivalent two-scale analysis with the coupling scheme. To demonstrate the capability and promise of the proposed method for practical applications, we also present an numerical example of the rolling process that causes the texture development in crystal grains. (C) 2009 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  198. An analysis of dynamic tensile fracture in concrete under high strain rate 査読有り

    M. Kurumatani, S. Iwata, K. Terada, S. Okazawa, K. Kashiyama

    Analysis of Discontinuous Deformation: New Developments and Applications 555-562 2010年

    DOI: 10.3850/9789810844554-0041  

  199. A multi-scale analysis method for partially improved ground and its experimental verification 査読有り

    A. Ishikawa, Y. Shamoto, K. Terada, T. Kyoya

    PHYSICAL MODELLING IN GEOTECHNICS, VOLS. 1 AND 2 1333-1338 2010年

    出版者・発行元:CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP

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    A three-dimensional nonlinear elastic constitutive model for the original ground and a multi-scale analysis method for partially improved ground have been developed. These were then evaluated by comparing the experimental results of static load-settlement experiments under centrifugal acceleration with results of single and multi-scale numerical analyses. The surface settlements calculated by the proposed model and analysis method are in good agreement with the experimental results and indicate that the resulting surface settlement is uniform over the load-surface area on non-improved sandy ground and nonuniform (greater at the center) on improved sandy ground.

  200. 微細ひび割れの形成・連結・開閉に起因した準脆性材料の破壊進行メカニズム 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎, 竹内則雄

    土木学会論文集A2 66 (3) 505-515 2010年

    DOI: 10.2208/jsceja.66.505  

  201. マルチスケール解析による多孔質吸音材モデル 査読有り

    山本崇史, 丸山新一, 泉井一浩, 西脇眞二, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集(C編) 76 (768) 2039-2048 2010年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1299/kikaic.76.2039  

    ISSN:0387-5024

  202. ミクロ-マクロ非連成解析による多結晶金属の加工後降伏強度の評価手法 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集 A編 76 (766) 752-760 2010年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.76.752  

    ISSN:0387-5008

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    We introduce a method of predicting macroscopic yield strength of polycrystalline metals subjected to plastic forming by applying the micro-macro decoupling analysis method. The macroscopic plastic forming problem is assumed to be a three-stage forming process and is simulated with a single finite element in this study. At the same time, a polycrystalline aggregate composed of several crystal grains is adopted as a microstructure and is regarded as a numerical specimen for numerical material tests based on the homogenization theory. After simulating the macro-scale forming process with macroscopic approximate constitutive model, we apply the resulting macroscopic deformation histories to the microstrcutre to obtain the numerical specimen that enables us to evaluate the post-forming yield strengths. By performing the equivalent micro-macro coupling analysis and comparing the results with those by the coupling method, we demonstrate the capability of the proposed method in predicting the anisotropy in the macroscopic yield strength.

  203. 高速引張載荷を受けるコンクリートのメソスケール破壊シミュレーション 査読有り

    岩田暁, 車谷麻緒, 寺田賢二郎, 岡澤重信, 樫山和男

    応用力学論文集,土木学会 12 311-319 2009年8月

    出版者・発行元:土木学会

    ISSN:1345-9139

  204. Euler型有限被覆法による大変形固体解析に関する基礎的研究 査読有り

    岡澤重信, 車谷麻緒, 寺沢英之, 寺田賢二郎, 樫山和男

    応用力学論文集,土木学会 12 195-203 2009年8月

    出版者・発行元:土木学会

    ISSN:1345-9139

  205. Finite cover method with multi-cover layers for the analysis of evolving discontinuities in heterogeneous media 査読有り

    Mao Kurumatani, Kenjiro Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 79 (1) 1-24 2009年7月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.2545  

    ISSN:0029-5981

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    We extend the finite cover method (FCM), which is known as a generalized finite element method, to crack simulations for quasi-brittle heterogeneous solids by using only a regular structured mathematical mesh. The proposed version of the FCM is powered by a method of modeling arbitrary numbers of physical cover layers. This &apos;multi-cover layer modeling&apos; relies crucially on not only the introduction of multiple layers of physical covers, each of which is associated with a single physical domain, but also the identification of the values of level-set functions for discontinuities, which can be evaluated from their digital image information. Several numerical examples are presented to demonstrate the successful mesh-based mesh-free analyses of heterogeneous solids with arbitrarily evolving cracks and interfacial debonding thanks to the introduction of multiple cover layers. Copyright (C) 2009 John Wiley & Sons, Ltd.

  206. エネルギー収支に基づくコンクリートの破壊靭性評価法に関する基礎的研究

    車谷麻緒, 湯本達也, 寺田賢二郎, 秋山充良

    コンクリート工学年次論文報告集 31 (2) 97-102 2009年

  207. Classification of Mechanical Failures of SOFC and Strategy for Evaluation of the Operational Margins 査読有り

    T. Kawada, S. Watanabe, S. Hashimoto, T. Sakamoto, A. Unemoto, M. Kurumatani, K. Sato, F. Iguchi, K. Yashiro, K. Amezawa, K. Terada, M. Kubo, H. Yugami, T. Hashida, J. Mizusaki

    SOLID OXIDE FUEL CELLS 11 (SOFC-XI) 25 (2) 467-472 2009年

    出版者・発行元:ELECTROCHEMICAL SOC INC

    DOI: 10.1149/1.3205556  

    ISSN:1938-5862

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    Mechanical damages and their formation mechanisms in SOFC were investigated. Generalized schemes of the occurrence of mechanical failures were summarized, and among them, common features in various cell designs were extracted. They were discussed in three categories of (a) deformation of a cell due to its asymmetry, (b) propagation of mechanical defects, and (c) effects of irregular operations. Prototype-cell experiments were designed to reproduce the key features, and to develop a quantitative evaluation scheme of operational margins for prediction of the short and long term reliability of a specific cell design. Numerical calculation tools based on finite element method and homogenization method are designed. Experimental methods were developed to acquire high-temperature mechanical behaviors of the materials and cell stacks.

  208. 材料内部の微細ひび割れ形成に着目した準脆性材料の寸法効果発現メカニズム 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 65 (1) 216-227 2009年1月

    DOI: 10.2208/jsceja.65.216  

  209. 準脆性材料の離散ひび割れ進展解析手法の開発とその混合モード破壊への応用 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 橋詰知尚

    土木学会論文集A 65 (1) 165-177 2009年1月

    DOI: 10.2208/jsceja.65.165  

  210. 繊維強化プラスチックの粘弾性マルチスケール解析手法 査読有り

    寺田賢二郎, 濱名康彰, 平山紀夫

    機械学会論文集(A編) 75 (760) 1674-1683 2009年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1299/kikaia.75.1674  

    ISSN:0387-5008

  211. 多孔質体の微視的寸法を考慮した均質化法に基づく熱・固体変形の マルチスケール・マルチフィジックス解析 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎, 奥村 弘

    計算工学会論文集 2008 (29) 2008年12月1日

  212. 数値材料試験による異方性超弾性体のパラメータ同定 査読有り

    寺田賢二郎, 犬飼壮典, 濱名康彰, 見寄明男, 平山紀夫

    計算工学会論文集 2008 (24) 2008年10月2日

  213. 非線形マルチスケール材料解析における数値材料実験 査読有り

    寺田賢二郎, 犬飼壮典, 平山紀夫

    機械学会論文集(A編) 74 (744) 1084-1094 2008年8月25日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.74.1084  

    ISSN:0387-5008

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    A method of numerical material testing is developed for characterizing equivalent or macroscopic mechanical and/or other physical properties of composite materials with heterogeneous microstructures. The proposed method is prepared for testing on a variety of heterogeneous microstructures and nonlinear material behavior of constituents and their interfaces under various patterns of macroscopic loading. The numerical material testing in this method is intended to be carried out by means of the finite element method with a quasi-static implicit solution scheme in conjunction with the homogenization theory for periodic microstructures, i.e., unit cells.

  214. 結合力クラックモデルを用いた準脆性材料の破壊エネルギー評価法の提案 査読有り

    湯本達也, 車谷麻緒, 山田真幸, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    応用力学論文集,土木学会 11 351-359 2008年8月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.11.351  

    ISSN:1345-9139

  215. Cohesive crackモデルに対する陽的近似アルゴリズムの3次元ひび割れ進展問題への応用 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    応用力学論文集,土木学会 11 211-220 2008年8月

    DOI: 10.2208/journalam.11.211  

  216. Cohesive crack モデルを用いた準脆性材料の動的破壊解析手法に関する基礎的研究 査読有り

    車谷麻緒, 岩田暁, 寺田賢二郎, 岡澤重信, 樫山和男

    応用力学論文集,土木学会 11 211-220 2008年8月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.11.201  

    ISSN:1345-9139

  217. 結晶塑性・損傷マルチスケール解析による多結晶金属の引張強度の結晶粒径への依存性評価 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義

    日本機械学会論文集. A編 = Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. A 74 (739) 412-418 2008年3月25日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.74.412  

    ISSN:0387-5008

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    This work investigates the grain size dependence of the macroscopic tensile strength of polycrystalline metals by applying the two-scale finite element method, which is based on the homogenization theory combined with the elastic-plastic-damage constitutive model for single crystal grain. The degradation of the macroscopic stiffness is realized by the damage evolution in micro scale in our two-scale finite element analysis. It is demonstrated that the tensile strengths of polycrystalline metals exhibit the Hall-Petch type dependence on the grain size and that the less ductile the corresponding material behavior the smaller the grain size. Then this work also tries to clarify the microscopic mechanisms of these grain size dependences.

  218. Cohesive crackモデルに対する陽的近似アルゴリズムの提案とその性能評価 招待有り 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 64 (3) 627-638 2008年3月

    DOI: 10.2208/jsceja.64.627  

  219. Characterization of macroscopic tensile strength of polycrystalline metals with two-scale finite element analysis 査読有り

    Watanabe, Ikumu, Terada, Kenjiro, de Souza Neto, Eduardo Alberto, Peric, Djordje

    JOURNAL OF THE MECHANICS AND PHYSICS OF SOLIDS 56 (3) 1105-1125 2008年3月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.jmps.2007.06.001  

    ISSN:0022-5096

    eISSN:1873-4782

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    The objective of this contribution is to develop an elastic-plastic-damage constitutive model for crystal grain and to incorporate it with two-scale finite element analyses based on mathematical homogenization method, in order to characterize the macroscopic tensile strength of polycrystalline metals. More specifically, the constitutive model for single crystal is obtained by combining hyperelasticity, a rate-independent single crystal plasticity and a continuum damage model. The evolution equations, stress update algorithm and consistent tangent are derived within the framework of standard elastoplasticity at finite strain. By employing two-scale finite element analysis, the ductile behaviour of polycrystalline metals and corresponding tensile strength are evaluated. The importance of finite element formulation is examined by comparing performance of several finite elements and their convergence behaviour is assessed with mesh refinement. Finally, the grain size effect on yield and tensile strength is analysed in order to illustrate the versatility of the proposed two-scale model. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  220. 微細ひび割れ進展を考慮した経年的材料劣化のマルチスケール・マルチフィジックス解析 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 64 (2) 363-375 2008年2月

    DOI: 10.2208/jsceja.64.363  

  221. 節点積分を応用した簡易なFEMベースのひび割れ進展解析手法 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    計算工学会論文集 2008 (2) 2008年1月29日

  222. 三次元塑性加工問題におけるミクロ‐マクロ非連成解析 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎

    応用力学論文集 11 (11) 123-131 2008年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.11.123  

    ISSN:1345-9139

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    The approximate accuracy of the micro-macro decoupling analysis method is studied with a view to its application to predicting detailed micro-and macroscopic responses of polycrystalline metals subjected to plastic forming. A simple example problem assuming three dimensional cold-forming is set up for examining the micro-and macroscopic analysis results in comparison with the micro-macro simultaneous coupling analysis method. The qualitative reproducibility in both the micro-and macroscopic deformation states as well as the corresponding stress states is confirmed. And even the quantitative accuracy is obtained for the plastic-deformation-dominant forming process to some extent. It is also pointed that the accuracy in the responses especially during unloading process after the forming tends to depend on the employed macroscopic homogenized constitutive equation in the decoupling method.

  223. グローバル・ローカル有限被覆法の開発とその塩害劣化のひび割れ進展解析への応用 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 64 (1) 15-26 2008年1月

    DOI: 10.2208/jsceja.64.16  

  224. Eulerian finite cover method for quasi-static equilibrium problems of hyperelastic bodies 査読有り

    K. Terada, A. Maruyama, M. Kurumatani

    COMMUNICATIONS IN NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 23 (12) 1081-1094 2007年12月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/cnm.948  

    ISSN:1069-8299

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    We introduce a Eulerian finite cover method that realizes implicit structural analyses for hyperelastic bodies in quasi-static equilibrium by using both the Lagrangian and the Eulerian mathematical meshes simultaneously. The recursive covering of the equilibrated current configuration determined with the Lagrangian mesh by the Eulerian mesh provides the reference configuration in the corresponding time interval, after the physical quantities on the former are mapped onto the latter. Several numerical examples are presented to demonstrate the capability of the method, to assess its validity, and to address a remark on the mapping process of physical quantities. Copyright (C) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

  225. 多重被覆モデリングによる有限被覆法 -非均質脆性材料の不連続面進展解析- 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2006 (29) 2007年10月17日

  226. 不連続面の摩擦すべりが亀裂進展挙動へ及ぼす影響に関する一考察 査読有り

    石井建樹, 京谷孝史, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 10 343-350 2007年8月

    DOI: 10.2208/journalam.10.343  

  227. 複合材料の非線形解析のためのイメージベース節点積分有限要素法 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 10 91-100 2007年8月

    DOI: 10.2208/journalam.10.91  

  228. Computational aspects of tangent moduli tensors in rate-independent crystal elastoplasticity 査読有り

    K. Terada, I. Watanabe

    COMPUTATIONAL MECHANICS 40 (3) 497-511 2007年8月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-006-0123-0  

    ISSN:0178-7675

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    The computational efficiencies of the continuum and consistent (algorithmic) tangent moduli tensors in rate-independent crystal elastoplasticity are examined in conjunction with the available implicit state update algorithms. It is, in this context, shown that the consistent tangent moduli associated with the state update algorithm with the exponential mapping coincide with the continuum tangent moduli. After verifying the reported performance of the exponential mapping algorithm in preserving the incompressibility of plastic deformation in a single crystal grain, we carry out numerical experiments to understand the convergence trends of the global Newton-Raphson iterative procedure with different kinds of tangent moduli tensors. Having done this, we are concerned with the performance of those tangent moduli tensors for the micro-scale analysis of a polycrystalline aggregate, which is regarded as a representative volume element, subjected to macro-scale uniform deformation in the context of the two-scale homogenization method.

  229. 節点積分有限要素法の変形・近似性能に関する基礎的検討 査読有り

    車谷麻緒, 小島隆嗣, 寺田賢二郎

    計算工学会論文集 2007 (15) 2007年7月13日

  230. Comparison of Homogenization Techniques in Magnetostatic Field Problems 招待有り 査読有り

    Choi, J. -S, Yoo, J. -H, Nishiwaki S, Terada, K

    Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers, Vol. 31, No. 3 (2007) 31 (3) 388-394 2007年

  231. Topology Optimization of Mechanical Structures Targeting Vibration Characteristics 招待有り 査読有り

    Nishiwaki, S, Maeda, Y, Izui, K, Yoshimura, M, Matsui, K, Terada, K

    Journal of Environment and Engineering, Vol. 2 No. 3 (2007) 2 (3) 480-492 2007年

    出版者・発行元:The Japan Society of Mechanical Engineers

    DOI: 10.1299/jee.2.480  

    ISSN:1880-988X

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    This paper proposes a structural topology optimization method for obtaining mechanical structures incorporating desired vibration characteristics for the design of mechanical resonators and vibromotors. First, a new type of homogenization design method is introduced, in which continuous material distributions are assumed using a continuous interpolation function at each node, in order to overcome numerical instabilities such as checkerboard patterns. Next, three design requirements for implementing specific vibration characteristics in the mechanical structures are clarified, namely eigen-frequency matching, eigen-mode control, and stiffness, and the corresponding objective functions are formulated. A new type of multi-objective function incorporating these three objective functions is proposed. The optimization problem is formulated using this multi-objective function, and an optimization algorithm is developed using Sequential Linear Programming (SLP). Finally, several examples are provided in order to confirm the usefulness of the generated optimal designs for vibrating mechanical structures.

  232. 多結晶金属のマルチスケール解析によるマクロ材料特性評価における有限要素の性能 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎, 渡邊 育夢, 寺田 賢二郎

    応用力学論文集 10 (10) 167-174 2007年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.10.167  

    ISSN:1345-9139

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    We examine the finite element performance at micro scale for the evaluation of the macroscopic material behavior and strength with two-scale finite element analysis method incorporating the elastic-plasticdamage constitutive model for crystal grain. In the two-scale analysis, the intragranular deformations are non-homogeneous as a result of intergranular deformation even if the macroscopic deformation is simply homogeneous. Hence it is vital that the effect of finite element mesh discretizing each grain is examined in order to characterize the macroscopic material behavior. And then the two-scale analyses are conducted to assess the convergence of solutions with mesh refinement of each grain. Besides numerical simulations obtained with the F-bar element and the standard enhanced assumed strain element are compared against the standard displacement-based isoparametric element so as to assess the importance of finite element formulation on computational results.

  233. 鉄筋の腐食膨張のモデル化とコンクリートのひび割れ挙動の数値解析 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎, 久田真

    土木学会論文集A 63 (1) 167-178 2007年1月

    DOI: 10.2208/jsceja.63.167  

  234. Finite cover method for progressive failure with cohesive zone fracture in heterogeneous solids and structures 査読有り

    K. Terada, T. Ishii, T. Kyoya, Y. Kishino

    COMPUTATIONAL MECHANICS 39 (2) 191-210 2007年1月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-005-0017-6  

    ISSN:0178-7675

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    The finite cover method (FCM), which is a cover-based generalized finite element method, is extended for analyses of progressive failure processes involving cohesive zone fracture, starting from an interface debonding and evolving toward one of the constituents of heterogeneous solids and structures. Assuming that the constituents fail according to the maximum principal stress, we are able to represent the evolution of the resulting failure surfaces of discontinuity independent of mesh alignment owing to the distinctive features of the FCM. Also, interface elements with Lagrange multipliers are introduced to impose compatibility conditions on the material interface so that debonding is judged by the multipliers. Representative numerical examples demonstrate the capability of the proposed method in tracing the smooth transition of crack paths from interfacial to internal failure, and vice versa.

  235. 変形・電位場の連成を考慮した超音波探触子シミュレータの開発 査読有り

    山田真幸, 宮腰寛之, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 9 1121-1129 2006年8月

    DOI: 10.2208/journalam.9.1121  

  236. 微視的亀裂進展を考慮した非均質準脆性材料のマルチスケール解析 査読有り

    石井建樹, 京谷孝史, 西沢直樹, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 9 273-282 2006年8月

    DOI: 10.2208/journalam.9.273  

  237. 鉄筋の腐食膨張に伴うコンクリートひび割れモードの再現解析とそのメカニズムに関する一考察 査読有り

    車谷麻緒, 石幡雅弘, 石井建樹, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 9 185-194 2006年8月

    DOI: 10.2208/journalam.9.185  

  238. Failure analysis of quasi-brittle materials involving multiple mechanisms on fractured surfaces 査読有り

    Tateki Ishii, Kenjiro Terada, Takashi Kyoya

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 67 (7) 960-988 2006年8月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.1656  

    ISSN:0029-5981

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    We present a variational formulation for the quasi-static boundary value problem of a structure with quasi-brittle materials, involving (i) unknown states of contact, (ii) deformation-dependent frictional forces, (iii) crack opening and closing with cohesive traction, and (iv) configuration change due to the initiation and the evolution of cracks, and propose a new finite cover method (FCM) capable of reflecting those multiple mechanisms in the failure analysis. The cover-division strategy is also introduced to judge the generation of cracks, and to locate and orient them within the framework of the FCM. A relevant numerical algorithm is designed to be consistent with the mathematical representation of the multiple mechanisms. Several numerical examples are presented to validate the proposed method and to demonstrate its promise and potential for evaluating the ultimate strength of quasi-brittle materials. Copyright (c) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

  239. Structural topology optimization of vibrating structures with specified eigenfrequencies and eigenmode shapes 査読有り

    Y. Maeda, S. Nishiwaki, K. Izui, M. Yoshimura, K. Matsui, K. Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 67 (5) 597-628 2006年7月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.1626  

    ISSN:0029-5981

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    In vibration optimization problems, eigenfrequencies are usually maximized in the optimization since resonance phenomena in a mechanical structure must be avoided, and maximizing eigenfrequencies can provide a high probability of dynamic stability. However, vibrating mechanical structures can provide additional useful dynamic functions or performance if desired eigenfrequencies and eigenmode shapes in the structures can be implemented. In this research, we propose a new topology optimization method for designing vibrating structures that targets desired eigenfrequencies and eigenmode shapes. Several numerical examples are presented to confirm that the method presented here can provide optimized vibrating structures applicable to the design of mechanical resonators and actuators. Copyright (c) 2006 John Wiley & Sons, Ltd.

  240. 有限被覆近似における一般化要素の界面近似特性-界面を含む一般化要素のパッチテスト- 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    計算工学会論文集 2006 (14) 2006年4月21日

  241. 多孔質体微視領域での熱伝達を考慮した均質化法に基づくマルチスケール熱伝導解析 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 62 (4) 772-781 2006年4月

    DOI: 10.2208/jsceja.62.822  

  242. 均質化法に基づく濃度・変位場のマルチスケール・マルチフィジックス解析手法 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 62 (2) 425-439 2006年2月

    DOI: 10.2208/jsceja.62.425  

  243. 不連続面の摩擦接触を考慮した破壊進行の解析 査読有り

    石井建樹, 京谷孝史, 寺田賢二郎, 岸野佑次

    土木学会論文集A 62 (2) 371-383 2006年2月

    DOI: 10.2208/jsceja.62.371  

  244. 領域分割問題における有限要素メッシュ界面の接合手法について 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集A 62 (2) 345-361 2006年2月

    DOI: 10.2208/jsceja.62.345  

  245. Topology optimization method for nonlinear solids 査読有り

    K. Matsui, K. Terada, S. Nishiwaki

    COMPUTATIONAL METHODS, PTS 1 AND 2 923-+ 2006年

    出版者・発行元:SPRINGER

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    A new method for topology optimization, known as the Continuous Approximation of Material Distribution (CAMD), is extended to the stiffness design problem of a structure undergoing finite deformation. In this methodology, the continuous distribution of microstructures, or equivalently, design variables, is approximated using the design variables defined on the node and standard shape functions, in the context of finite element discretization. After summarizing the basic settings for the finite deformation stiffness optimization problem and the basic concept of the CAMD method, we formulate a stiffness design problem for nonlinear solids. Some representative numerical examples will be presented to show the validity and efficiency of the proposed CAMD method.

  246. Comparative Studies of Topology Optimization Using Continuous Approximation of Material Distribution 招待有り 査読有り

    Lim, Y. -S, Yoo, J. -H, Terada, K, Nishiwaki, S, Min, S.-J

    Transactions of KSME (A), Vol.30, No.2 (2006) 164-170 2006年

  247. Topology optimization with CAMD for structures undergoing finite deformation 査読有り

    K. Matsui, K. Terada, S. Nishiwaki

    IUTAM SYMPOSIUM ON TOPOLOGICAL DESIGN OPTIMIZATION OF STRUCTURES, MACHINES AND MATERIALS: STATUS AND PERSPECTIVES 137 333-+ 2006年

    出版者・発行元:SPRINGER

    ISSN:0925-0042

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    A new method for topology optimization (CAMD method) is extended to the stiffness design problem of a structure undergoing finite deformation. In this methodology, the continuous distribution of microstructures, or equivalently, design variables, is approximated using the nodal design variables and standard shape functions, in the context of FE discretization. After summarizing the basic settings for the finite deformation stiffness optimization problem and the CAMD method, we formulate a stiffness design problem for nonlinear solids. A representative numerical example is presented to show the validity and efficiency of the proposed method. In particular, we clarified the mechanism that generates optimal structures while inhibiting structural instabilities such as snap-through.

  248. Structural topology optimization of mechanical resonators, actuators and sensors 査読有り

    Shinji Nishiwaki, Emilio C. N. Silva, Kazumi Matsui, Kenjiro Terada, Kazuhiro Izui, Masataka Yoshimura

    IUTAM SYMPOSIUM ON TOPOLOGICAL DESIGN OPTIMIZATION OF STRUCTURES, MACHINES AND MATERIALS: STATUS AND PERSPECTIVES 137 291-+ 2006年

    出版者・発行元:SPRINGER

    ISSN:0925-0042

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    This research presents a structural topology optimization method for the design of mechanical resonators, and smart structures, such as mechanical actuators and sensors, that are composed of flexible structures and mechanical energy conversion devices. First, the concept of the topology optimization method is briefly discussed. Next, we clarify the mechanical design specifications of mechanical resonators, actuators and sensors, and construct objective functions that aim to satisfy design specifications. Based on these formulations, an optimization algorithm is constructed using Sequential Linear Programming (SLP). Finally, several numerical examples are presented in order to confirm that the method presented here can provide optimized structures applicable to the design of mechanical resonators, mechanical actuators and sensors.

  249. Effects of shape and size of crystal grains on the strengths of polycrystalline metals 査読有り

    Terada, Kenjiro, Watanabe, Ikumu, Akiyama, Masayoshi

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR MULTISCALE COMPUTATIONAL ENGINEERING 4 (4) 445-460 2006年

    出版者・発行元:BEGELL HOUSE INC

    DOI: 10.1615/IntJMultCompEng.v4.i4.30  

    ISSN:1543-1649

    eISSN:1940-4352

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    We investigate the effects of shape and size of crystal grains on the yielding behavior of polycrystalline metals by applying the two-scale finite element method, which is based on the homogenization theory combined with the constitutive models in crystal plasticity. After introducing the formulation of crystal-plasticity-based two-scale modeling, we characterize the mechanical behavior of a single crystal grain. Then, we first examine the effect of grain shape on macroscopic strengths by carrying out numerical experiments on several patterns of grain shapes and inhomogeneities of grain size distribution. Next, we explore the dependency of the various macroscopic strengths on the grain size, which are evaluated as the average behavior of aggregate representative volume elements (RVEs) or microstructures. We are here concerned with the empirical Hall-Petch relationship and intend to assess its possible sources for it apart from intergranular deformations.

  250. Multiscale modeling for planar lattice microstructures with structural elements 査読有り

    Isao Saiki, Ken Ooue, Kenjiro Terada, Akinori Nakajima

    International Journal for Multiscale Computational Engineering 4 (4) 429-444 2006年

    DOI: 10.1615/IntJMultCompEng.v4.i4.20  

    ISSN:1543-1649

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    Formulations of linear and nonlinear multiscale analyses for media with lattice periodic microstructures based on the homogenization theory are proposed. For continuum media, the conventional homogenization theory leads to boundary value problems of continuum for both micro- and macroscales. However, it is rational to discretize lattice microstructures, such as cellular solids, by frame elements since they consist of slender members. The main difficulty in utilizing structural elements, such as frame elements, for microscale problems is due to the inconsistency between the kinematics assumed for the frame elements and the periodic displacement field for the microscale problem. In order to overcome this difficulty, we propose a formulation that does not employ the periodic microscale displacement, but the total displacement, including the displacement due to uniform deformation as well as periodic deformation, as the independent variable of the microscale problem. Some numerical examples of cellular solids are provided to show both the feasibility and the computational efficiency of the proposed method. © 2006 by Begell House, Inc.

  251. 結晶粒の損傷を考慮した多結晶金属のマルチスケール解析手法 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎

    土木学会論文集A 62 (4) 772-781 2006年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jsceja.62.772  

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    弾塑性変形から破壊に至る金属材料の変形過程を多結晶金属のマルチスケール解析で考慮するために,結晶塑性構成モデルに加え,連続体損傷モデルを導入した結晶粒の構成モデルを提案し,弾塑性・損傷の状態変数積分アルゴリズムを提示する.具体的には,弾塑性損傷の変形を弾塑性問題と同様に乗算分解で記述できる運動学を提案し,損傷の判定式を降伏関数と同様に扱うことで,マルチサーフェイス塑性論の枠組みで応力状態変数の積分アルゴリズムを導出する.また,提案した構成モデルおよび計算アルゴリズムを均質化法に基づくマルチスケールモデリングのミクロ構成モデルに適用し,ミクロスケールにおける結晶粒の損傷を考慮することでマクロ引張強度や延性といったマクロ変形強度特性を評価できることを例示する.

  252. Finite cover method for physically and geometrically nonlinear problems

    Kenjiro Terada, Mitsuteru Asai

    Lecture Notes in Computational Science and Engineering 43 169-190 2005年12月1日

    ISSN:1439-7358

  253. 巨視的載荷状態下における炭素鋼の微視的降伏挙動の解析 招待有り 査読有り

    秋山雅義, 松井和己, 寺田賢二郎

    鉄と鋼 91 (11) 803-808 2005年11月

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.2355/tetsutohagane1955.91.11_803  

    ISSN:0021-1575

    eISSN:1883-2954

  254. 不連続Galerkin近似による有限被覆法とその不連続面解析への適用 査読有り

    石井建樹, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 岸野佑次, 車谷麻緒

    土木学会 応用力学論文集 8 327-334 2005年8月22日

    DOI: 10.2208/journalam.8.327  

  255. 不連続Galerkin有限被覆法の開発とその性能評価 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会 応用力学論文集 8 215-224 2005年8月22日

    DOI: 10.2208/journalam.8.215  

  256. An integrated procedure for three-dimensional structural analysis with the finite cover method 査読有り

    K Terada, M Kurumatani

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 63 (15) 2102-2123 2005年8月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.1356  

    ISSN:0029-5981

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    In this paper an integrated procedure for three-dimensional (3D) structural analyses with the finite cover method (FCM) is introduced. In the pre-process of this procedure, the geometry of a structure is modelled by 3D-CAD, followed by digitization to have the corresponding voxel model, and then the structure is covered by a union of mathematical covers, namely a mathematical mesh independently generated for approximation purposes. Since the mesh topology in the FCM does not need to conform to the physical boundaries of the structure, the mesh can be regular and structured. Thus, the numerical analysis procedure is free from the difficulties mesh generation typically poses and, in this sense, enables us to realize the mesh-free analysis. After formulating the FCM with interface elements for the static equilibrium state of a structure, we detail the procedure of the finite cover modelling, including the geometry modelling with 3D-CAD and the identification of the geometry covered by a regular mesh for numerical integration. Prior to full 3D modelling and analysis, we present a simple numerical example to confirm the equivalence of the performance of the FCM and that of the standard finite element method (FEM). Finally, representative numerical examples are presented to demonstrate the capabilities of the proposed analysis procedure. Copyright (c) 2005 John Wiley & Sons, Ltd.

  257. 高次有限被覆近似に基づく一般化要素の近似性能に関する一考察 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    土木学会論文集 794 (I-72) 131-142 2005年7月1日

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2005.794_131  

    ISSN:0289-7806

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    有限被覆法 (FCM) は, 一般化有限要素法のひとつであり, 解析対象領域とは無関係にメッシュ分割が可能なことから, メッシュフリー法としても知られている. 上記の性質により, FCMでは要素内に部分的に物理領域を有する特殊な要素の存在を許容している. 本研究および本論文では, このような一般化有限要素法に特有の要素を「一般化要素」と名付け, その近似性能について, 要素のゆがみやせん断・体積ロッキングを題材に, 特に高次の有限被覆近似を用いた際の基礎的な性能評価を行った. その結果, 高次の有限被覆近似に基づく一般化要素は, 有限要素と比較して同程度, あるいはそれ以上の近似性能を有することが示された. 本研究ではFCMを対象とするが, 検討結果はその他の一般化有限要素法であるX-FEMやGFEMにも同様に適用される.

  258. 界面要素を用いた有限被覆法に基づく破壊進展解析法の開発 査読有り

    石井建樹, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 岸野佑次

    土木学会論文集 794 (I-72) 213-225 2005年7月1日

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2005.794_213  

    ISSN:0289-7806

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    異種材料界面の剥離および構成材料内部での不連続面の形成を一貫して追跡する破壊進展解析手法を提案する. 提案手法では, 異種材料界面の剥離・進展の過程をLagrange未定乗数法とCohesive crackモデルを組み合わせた界面要素を導入することで追跡し, 構成材料内部での不連続面の発生・進展は引張強度に注目した不連続面の形成とCohesive crackモデルの組み合わせによって合理的に表現する. そして, 有限被覆法 (FCM) をベースとすることで不連続面を要素形状に依存せずに表現でき, これらの複数の手法は無理なくスムーズに連結される. 破壊進展を扱う例題に適用し, 破壊進展解析手法としての性能を例証する.

  259. Finite cover method with mortar elements for elastoplasticity problems 査読有り

    M Kurumatani, K Terada

    COMPUTATIONAL MECHANICS 36 (1) 45-61 2005年6月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00466-004-0641-6  

    ISSN:0178-7675

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    Finite cover method (FCM) is extended to elastoplasticity problems. The FCM, which was originally developed under the name of manifold method, has recently been recognized as one of the generalized versions of finite element methods (FEM). Since the mesh for the FCM can be regular and squared regardless of the geometry of structures to be analyzed, structural analysts are released from a burdensome task of generating meshes conforming to physical boundaries. Numerical experiments are carried out to assess the performance of the FCM with such discretization in elastoplasticity problems. Particularly to achieve this accurately, the so-called mortar elements are introduced to impose displacement boundary conditions on the essential boundaries, and displacement compatibility conditions on material interfaces of two-phase materials or on joint surfaces between mutually incompatible meshes. The validity of the mortar approximation is also demonstrated in the elastic-plastic FCM.

  260. An Optimum Design Method for Vibrating Mechanical Structures Based on Topology Optimization Techniques 招待有り 査読有り

    Maeda, Y, Nishiwaki, S, Izui, K, Yoshimura, M, Matsui, K, Terada, K

    6th World Congress on Structural and Multidisciplinary Optimization, Rio de Janeiro, Brazil, No. 3911. 2005年5月

  261. 結晶塑性構成モデルにおける応力積分と線形化の一考察 査読有り

    渡邊育夢, 寺田賢二郎

    日本計算工学会論文集 8 2005年4月28日

    ISSN:1344-9443

  262. コンクリートのマルチスケール・モデリング

    中村 光, 斉藤 成彦, 石田 哲也, 栗原 哲彦, 佐伯 竜彦, 寺田 賢二郎, 永井 学志, 中村 成春, 細川 佳史, 森泉 和人, 嶋 毅, 宮野 和樹, 長井 宏平

    コンクリート工学 = Concrete journal 43 (3) 64-69 2005年3月1日

    出版者・発行元:公益社団法人 日本コンクリート工学会

    DOI: 10.3151/coj1975.43.3_64  

    ISSN:0387-1061

  263. Direct observation of microscopic plastic deformation of stainless steel using lattice drawn by focused ion beam of Ga+ 招待有り 査読有り

    M Akiyama, Y Neishi, A Taniyama, K Terada

    MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY 21 (3) 274-280 2005年3月

    出版者・発行元:MANEY PUBLISHING

    DOI: 10.1179/174328405X27089  

    ISSN:0267-0836

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    Visualisation of the microscopic deformation of a stainless steel was attempted. A mirror polished, flat surface specimen was subjected to a simple tension test, and the deformation of a fine lattice drawn by a focused ion beam (FIB) of Ga+ was observed. The depth of the lattice was of the order of a few tens of nanometres. The penetration depth of Ga+ was estimated using SRIM software, and the result indicated that the use of a FIB might not cause serious detriment to the mechanical properties of the lattice surface. After testing, lattices were examined by field emission scanning electron microscopy (FESEM). The results showed that displacement was continuous in the grain as well as across the grain boundary, and the microscopic deformation was categorised into three patterns: (a) a clear thin layer of shear deformation which was discontinuous across the grain boundary, (b) an area of uniform deformation inside this thin layer and (c) microscopic shear bands appearing sporadically in the grains.

  264. 振動特性を設計目標とする機械構造物のトポロジー最適化 査読有り

    前田泰典, 西脇眞二, 泉井一浩, 吉村充孝, 松井和己, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集(C編) 71 (703) 813-820 2005年3月1日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaic.71.813  

    ISSN:0387-5024

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    This paper proposes a structural topology optimization method for obtaining mechanical structures incorporating desired vibration characteristics for the design of mechanical resonators and vibromotors. First, a new type of homogenization design method is introduced, in which the continuous material distributions are assumed using a continuous interpolation function at each node, in order to overcome numerical instabilities such as checkerboard patterns. Next, three design requirements to implement specific vibration characteristics in the mechanical structures are clarified, namely eigen-frequency matching, eigen-mode control, and stiffness, and the corresponding objective functions are formulated. A new type of multi-objective function incorporating the three objective functions is proposed. The optimization problem is formulated using this multi-objective function, and an optimization algorithm is developed using Sequential Linear Programming (SLP). Finally, several examples are provided in order to confirm the usefulness of the generated optimal designs for vibrating mechanical structures.

  265. Two-scale analysis for deformation-induced anisotropy of polycrystalline metals 査読有り

    Watanabe, I, K Terada, M Akiyama

    COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE 32 (2) 240-250 2005年2月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.commatsci.2004.08.002  

    ISSN:0927-0256

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    The anisotropic macroscopic mechanical behavior of polycrystalline metals is characterized by incorporating the microscopic constitutive model of single crystal plasticity into the two-scale modeling based on the mathematical homogenization theory, which enables us to derive both micro- and macro-scale governing equations. The two-scale simulations are conducted to evaluate the macroscopic anisotropy induced by microscopic plastic deformation histories of the polycrystalline aggregate. In the simulations, the representative volume element (RVE) composed of several crystal grains is uniformly loaded in one direction, unloaded to macroscopically zero stress in a certain stage of deformation and then re-loaded in the different directions. The last re-loading calculations provide different macroscopic responses of the RVE, which can be the appearance of material anisotropy. We then try to examine the effects of the intergranular and intragranular behaviors on the anisotropy by means of various illustrations of microscopic plastic deformation process without referring to the change of crystallographic orientations. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

  266. On integrated earthquake simulator prototype: Combination of numerical simulation and geographical information system 査読有り

    Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Kenjiro Terada, Takahiro Yamakawa

    Structural Engineering/Earthquake Engineering 22 (2) 2005年

    DOI: 10.2208/jsceseee.22.233s  

    ISSN:0289-8063

    eISSN:0289-8063

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    More realistic simulation of a possible earthquake is crucial for making a rational counter plan against earthquake disaster. This paper proposes such a simulation system, called Integrated Earthquake Simulator (IES), which combines various numerical simulations of earthquake and structure behaviors with data stored in geographical information system (GIS). The key simulation of IES is to achieve high resolution of strong ground motion (SGM), even though some ambiguity remains in modeling the ground structures due to lack of available data. Examined is the validity of numerical simulation of SGM, which takes advantages of stochastic modeling of the ambiguity. Once high resolution of SGM is achieved, all structures within a target area are modeled by using the GIS data, such that a digital city is constructed in computer. Examples of such a digital city and its earthquake disasters are computed by using a prototype of IES.

  267. Study on multi-scale modeling of plasticity by atomic model 査読有り

    Isao Saiki, Shigeri Kanke, Akinori Nakajima, Kenjiro Terada

    Structural Engineering/Earthquake Engineering 22 (2) 209s-217s 2005年

    DOI: 10.2208/jsceseee.22.209s  

    ISSN:0289-8063

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    By virtue of the development of metallurgy and the theory of dislocation, one can qualitatively anticipate the mechanical properties of a material from its microstructure. Moreover, not qualitative but quantitative and precise anticipation is more beneficial for efficient development of new materials. In this context, we utilize a multi-scale method with atomic model, which is a particle system that has potential, and discuss the possibility of quantitative anticipation of material properties including plastic deformation through several representative numerical examples.

  268. 非線形均質化理論における2変数境界値問題のミクロ-マクロ非連成近似解法 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎

    応用力学論文集 8 277-285 2005年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.8.277  

    ISSN:1345-9139

  269. 均質化法による多結晶金属の誘導異方性の評価 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎, 松井 和己, 秋山 雅義, 根石 豊

    日本機械学会論文集. A編 = Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers. A 70 (699) 1558-1565 2004年11月25日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.70.1558  

    ISSN:0387-5008

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    Macro-scale anisotropic mechanical behavior of polycrystalline meals is characterized by incorporating the micro-scale constitutive model of single crystal plasticity into the two-scale modeling based on the mathematical homogenization theory. The two-scale simulations are conducted to characterize the macro-scale anisotropy induced by micro-scale plastic deformation of the polycrystalline aggreagate. In the simulations, the micro-scale representative volume element of a polycrystalline aggregate is uniformly loaded in one direction, unloaded to macroscopially zero stress in a certain stage of deformation and then re-loaded in the different directions. Then the effect of the intergranular and intragranular behaviors are examined by several ways of illustrations of plastic deformation process. In particular, we are concerned with the concentrations of accumulated plastic strain and effective stress in the neighborhood of grain boundaries. In addition, the principal slip directions in each loading state are shown to examine the effect of self and latent hardenig on the deformation-induced anisotropy.

  270. Performance assessment of generalized elements in the finite cover method 査読有り

    K Terada, M Kurumatani

    FINITE ELEMENTS IN ANALYSIS AND DESIGN 41 (2) 111-132 2004年11月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.finel.2004.05.001  

    ISSN:0168-874X

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    We perform numerical experiments to assess the performance of generalized elements that partially have a physical domain in the context of the finite cover method (FCM). The partial physical domain of interest is in a rectangular or an arbitrary shape and the comparison is made with the standard finite element model (FEM). We also report the appearance of cancellation errors in assembling elemental matrices and vectors and in treating essential boundary conditions. After making a simple convergence study, we conclude that the performance of generalized elements in the FCM are equivalent to or slightly superior to that of the FEM. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

  271. Design of Mechanical Resonators Based on Topology Optimization Technique 招待有り 査読有り

    Maeda, Y, Nishiwaki, S, Izui, K, Yoshimura, M, Matsui, K, Terada, K

    Proceedings of the Third China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems Kanazawa, Japan 753-758 2004年10月

  272. Numerical re-examination of the micro-scale mechanism of the Bauschinger effect in carbon steels 査読有り

    K Terada, K Matsui, M Akiyama, T Kuboki

    COMPUTATIONAL MATERIALS SCIENCE 31 (1-2) 67-83 2004年9月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE BV

    DOI: 10.1016/j.commatsci.2004.01.037  

    ISSN:0927-0256

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    The micro-scale mechanism of the Bauschinger effect in carbon steels is re-examined by the numerical analyses on the periodic microstructures (unit cells) with elaborate illustrations and with our vocabulary in continuum mechanics. With the help of mathematical homogenization theory, we apply the finite element method to evaluate the mechanical behavior of unit cells, which are modeled as two-phase composites of ferrite and cementite, and simulate the uniaxial tension/compression tests for (medium) carbon steel. It is confirmed that the macroscopic responses obtained by the numerical simulations are qualitatively consistent with the experimental ones and that the extent of the Bauschinger effect is found to be sensitive to both the micro-scale morphology and the volume fraction of cementite. Then, by using illustrations of the transient states of stress and plastic strain in the unit cells, we search for the reasonable explanation for the micro-scale mechanism of the strain hardening from the initial yielding and the Bauschinger effect in the first macroscopic reverse loading. (C) 2004 Elsevier B.V. All rights reserved.

  273. コンプライアントメカニズムのトポロジー最適設計法-荷重入力位置の変位と出力変位の比を考慮した場合- 査読有り

    細山 亮, 西脇眞二, 泉井一浩, 吉村充孝, 松井和己, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集 70 (696) 2384-2391 2004年8月

    DOI: 10.1299/kikaic.70.2384  

  274. 界面要素を用いた3次元有限被覆法 査読有り

    車谷麻緒, 寺田賢二郎

    応用力学論文集 7 441-450 2004年8月

    DOI: 10.2208/journalam.7.441  

  275. 非局所型ボクセル有限要素法の開発とその破壊挙動解析への適用 査読有り

    浅井 光輝, 山岸 道弘, 寺田 賢二郎, 永井 学志

    土木学会論文集 = Proceedings of JSCE 759 (759) 233-245 2004年4月21日

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2004.759_233  

    ISSN:0289-7806

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    従来のボクセル解析における材料界面での人工的な応力振動を回避するために積分平均化理論を導入する非局所型ボクセル有限要素法を提案し, 任意方向に進展する不連続面の取り扱いが簡便であるエレメント除去技術を導入して不連続面進展解析手法へと拡張する. 非局所変数の算定方法, 破壊基準, 不連続面進展の解析アルゴリズムなどについて述べた後, 数値解析例を示して手法の妥当性・適用性を検証する. 特に, 材料界面における応力振動の問題だけでなく, 要素除去に起因する要素寸法依存性に対しても積分平均化理論を適用して算出する非局所ひずみ・応力が有効に機能することを示す. また, コンクリート材料のような非均質脆性材料を想定して, 微視的な非均質性に起因した不連続面進展挙動やその強度特性を表す2軸破壊包絡線の再現を試みる.

  276. Nonlinear multi-scale modeling with frame elements for cellular materials 査読有り

    Ken Ooue, Isao Saiki, Kenjiro Terada, Akinori Nakajima

    Structural Engineering/Earthquake Engineering 21 (1) 67-75 2004年4月

    DOI: 10.2208/jsceseee.21.67s  

    ISSN:0289-8063

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    The development of a nonlinear homogenization for media having lattice-like periodic microstructure is presented. For continuum media, conventional homogenization methods lead to classical continuum boundary value problems at both micro- and micro-scales. However, discretizing latticelike micro-structures, such as cellular solids, by frame elements is a natural step. The main difficulty in applying frame elements to micro-scale problems is inconsistencies between the kinematic field of the frame elements and the micro-scale displacement field. Numerical examples of cellular solids demonstrate the feasibility and strengths of the computational efficiency of the method presented.

  277. Continuous approximation of material distribution for topology optimization 査読有り

    K Matsui, K Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 59 (14) 1925-1944 2004年4月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.945  

    ISSN:0029-5981

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    In this paper, we propose a checkerboard-free topology optimization method without introducing any additional constraint parameter. This aim is accomplished by the introduction of finite element approximation for continuous material distribution in a fixed design domain. That is, the continuous distribution of microstructures, or equivalently design variables, is realized in the whole design domain in the context of the homogenization design method (HDM), by the discretization with finite element interpolations. By virtue of this continuous FE approximation of design variables, discontinuous distribution like checkerboard patterns disappear without any filtering schemes. We call this proposed method the method of continuous approximation of material distribution (CAMD) to emphasize the continuity imposed on the 'material field'. Two representative numerical examples are presented to demonstrate the capability and the efficiency of the proposed approach against some classes of numerical instabilities. Copyright (C) 2004 John Wiley Sons, Ltd.

  278. Two-scale finite element analysis of heterogeneous solids with periodic microstructures 査読有り

    K Matsui, K Terada, K Yuge

    COMPUTERS & STRUCTURES 82 (7-8) 593-606 2004年3月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/j.compstruc.2004.01.004  

    ISSN:0045-7949

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    Toward the application of a two-scale analysis method for nonlinear heterogeneous solids with periodic microstructures, we make a feasibility study and introduce a parallel algorithm to achieve the computational efficiency. For the feasibility, we focus our attention to the inhomogeneous deformation of the overall structure, which may imply the loss of periodicity assumed in the initial state. For parallel computations, we present an efficient algorithm for the deconcentration of computational loads by using a PC-cluster system. A simple numerical example for a three-dimensional heterogeneous body will suggest the applicability of the two-scale analysis method to practical problems. (C) 2004 Elsevier Ltd. All rights reserved.

  279. 地震防災担当者のための耐震設計の共通化に関する基礎的研究

    堀 宗朗, 市村 強, 寺田 賢二郎

    社会技術研究論文集 2 444-454 2004年

    出版者・発行元:Sociotechnology Research Network

    DOI: 10.3392/sociotechnica.2.444  

    ISSN:1349-0184

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    地震防災担当者の技術力を向上することは地震被害の軽減に直結する. 防災対策の立案・実施に高度な被害想定が可能となるからである. 技術力の拠り所には各種構造物の耐震設計が最適であるが, さまざまな耐震設計を非専門家が理解することは容易ではない. 本研究は, 情報科学の手法を適用することで, 各種耐震設計を共通の枠組みで再構築することを試みた. オブジェクトを使ってフローチャートの記述を変えることで再構築を行い, 一般的な耐震設計や個々の耐震設計に対し, その概要・内容・計算の手順を構造的に示すことが可能となった. このような形で再構築された耐震設計は防災担当者の耐震設計の理解を支援することが期待される.

  280. 均質化法に基づくマルチスケールモデリングによる多結晶金属の結晶粒形状の影響評価 査読有り

    渡邊 育夢, 丸山 敦志, 寺田 賢二郎

    応用力学論文集 7 (1) 365-371 2004年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.7.365  

    ISSN:1345-9139

  281. Finite cover method for linear and non-linear analyses of heterogeneous solids 査読有り

    K Terada, M Asal, M Yamagishi

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 58 (9) 1321-1346 2003年11月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nme.820  

    ISSN:0029-5981

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    We introduce the finite cover method (FCM) as a generalization of the finite element method (FEM) and extend it to analyse the linear and non-linear mechanical behaviour of heterogeneous solids and structures. The name 'FCM' is actually an alias for the manifold method (MM) and the basic idea of the method has already been established for linear analyses of structures with homogeneous materials. After reviewing the concept of physical and mathematical covers for approximating functions in the FCM, we present the formulation for the static equilibrium state of a structure with arbitrary physical boundaries including material interfaces. The problem essentially involves the discontinuities in strains, and possibly has the discontinuities in displacement caused by interfacial debonding or rupture of material interfaces. We simulate such non-linear mechanical behaviour after presenting simple numerical examples that demonstrate the equivalence between the approximation capabilities of the FCM and those of the FEM. Copyright (C) 2003 John Wiley Sons, Ltd.

  282. 複合構造の平均特性を与える階層型要素の性能評価 査読有り

    生出佳, 市村強, 石橋慶輝, 寺田賢二郎

    土木学会論文集 745 (I-65) 15-24 2003年10月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2003.745_15  

    ISSN:0289-7806

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    本論文では, 複雑な構造を持つ複合構造物の平均的な力学挙動を与える階層型高性能有限要素に関する基礎的研究を示す. この要素は, 形式的には重合メッシュ法と等価な定式化になるが, あくまでも複合構造と等価な要素剛性を導出することが第一の目的であり, 非適合要素として用いることができることに着目する. 結果として得られる解析手法は, 粗い近似のためのグローバル構造と近似性能を高めるためのローカル構造を個別に設定し, グローバル要素の剛性にローカル構造を反映した等価な要素剛性を用いて, グローバル要素による平均的な挙動を得るというものである. 種々のケーススタディを行うことにより, 複合構造の等価剛性を与える階層型要素の要素としての妥当性, 精度, 有効性を検討した.

  283. Global-local analysis of granular media in quasi-static equilibrium 査読有り

    K Kaneko, K Terada, T Kyoya, Y Kishino

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES 40 (15) 4043-4069 2003年7月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/S0020-7683(03)00209-9  

    ISSN:0020-7683

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    A method of global-local analysis is developed for quasi-static equilibrium problems for granular media. The two-scale modeling based on mathematical homogenization theory enables us to formulate two separate boundary value problems in terms of macro- and microscales. The macroscale problem governs the equilibrium of a global structure composed of granular assemblies, while the microscale one is posed for the particulate nature of a local structure with the friction-contact mechanism between particles. The local structure is identified with a periodic representative volume element, or equivalently, a unit cell, over which averaging is performed. The mechanical behavior of unit cells is analyzed by a discrete numerical model, in which spring and friction devices connect rigid particles, whereas the continuum-based finite element method is used for the macroscopic one. Representative numerical examples are presented to demonstrate the capability of the proposed two-scale analysis method for granular materials. (C) 2003 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

  284. Meso-scopic numerical analysis of concrete structures by a modified lattice model

    Mitsuteru Asai, Kenjiro Terada, Kiyohiro Ikeda, Hiroyuki Suyama, Katashi Fujii

    Structural Engineering/Earthquake Engineering 20 (731) 19-30 2003年4月1日

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jsceseee.20.43s  

    ISSN:0289-8063

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    Realistic simulation of the mechanical behavior of concrete and reinforced concrete structures is performed by using a lattice type numerical model. Five different types of lattice members with simple constitutive models are introduced for mortar, coarse aggregate, steel, aggregate-mortar interface and steel-concrete interface. The meso-scopic morphology of concrete, which can be realized by the image-based geometry modeling technique, is taken into account. By the incorporation of the accurate meso-scopic morphology into the lattice type numerical modeling, the cracking behavior induced by the meso-scopic heterogeneities has been successfully captured.

  285. 地震防災促進のための地震情報の生成・伝達に関する一考察

    堀 宗朗, 市村 強, 寺田 賢二郎

    社会技術研究論文集 1 367-373 2003年

    出版者・発行元:Sociotechnology Research Network

    DOI: 10.3392/sociotechnica.1.367  

    ISSN:1349-0184

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    地震防災を促進するためには個人の防災意識の向上が重要であるが, 防災意識は十分なレベルに達していない. これは地震のリスクが主観的に認識されていることが一因である. 一方, 天気予報は高い信頼度を得ており, 気象現象の理解の度合いやリスクを客観的に認識する度合いが高い. 本論文は気象情報の生成・伝達技術の高度化やそれに伴う気象情報の信頼度の向上を文献調査したものである. 調査結果を基に, 地震情報の生成・伝達の現状を整理し, 気象情報の生成・伝達と比較することによって, より効果的な地震情報の生成・伝達技術を考察した. この結果, 生成される情報の質は勿論, 誤りも含め情報生成の過程も示し, 複雑な現象とその予測技術の限界を正しく理解させることが必要であるとの結論を導いた.

  286. Bifurcation analysis on soil specimens exhibiting diffuse deformation modes and localized slip planes

    Y Yamakawa, K Ikeda, K Terada, K Torii

    DEFORMATION CHARACTERISTICS OF GEOMATERIALS 1 1035-1042 2003年

    出版者・発行元:A A BALKEMA PUBLISHERS

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    We examine the bifurcation phenomena in soil specimens under compression by simulating the transition from uniform state of deformation to various kinds of failure modes and, in turn, to shear band formation. For this purpose, a series of numerical bifurcation analyses are performed to obtain the bifurcation modes and post-bifurcation behavior of the specimens. A number of bifurcation Points exist on the fundamental path, and the corresponding bifurcation modes display various types of diffuse modes. At the onset of bifurcations, non-uniform and localized deformation arises, and macroscopic softening response (the reduction of load) is observed on bifurcated paths. The diversity of typical failure modes observed in experiments is thus interpreted as a consequence of these bifurcations. Furthermore, the shear band bifurcation mode, which induces the discontinuous deformation, that is, the formation of slip planes, is also numerically simulated. A significant role of bifurcation in the occurrence of various failure modes and the slip planes is demonstrated.

  287. Symmetry breaking bifurcation in various soils under shear

    K Ikeda, K Terada, Y Yamakawa

    DEFORMATION CHARACTERISTICS OF GEOMATERIALS 1 921-929 2003年

    出版者・発行元:A A BALKEMA PUBLISHERS

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    We investigate the bifurcation phenomena of soils under shear from the viewpoint of symmetry breaking bifurcation, while it is customary, in soil mechanics, to investigate it from the viewpoint of plastic bifurcation-material instability. The mechanism of symmetry breaking, which takes place in many physical problems, has been revealed by recent development of group-theoretic bifurcation theory in nonlinear mathematics. In view of that mechanism, which varies with the symmetry of the system in question, we examined three typical problems in geomechanics. First, by numerical bifurcation analyses for the bearing behavior of footings on foundation, the loss of bilateral symmetry due to bifurcation is shown to trigger a circular failure. Next, the plane strain compression test of the Toyoura sand specimens was conducted to observe the patterns of planar shear band; these patterns were classified theoretically in view of their symmetries and simulated by numerical bifurcation analyses. Last, a series of triaxial compression tests on various sizes of Toyoura sand specimens were conducted to demonstrate the dependency of bifurcation patterns on their shape (height-to-width ratios). Various geometrical patterns on soils under shear are thus explained successfully by the viewpoint of symmetry breaking bifurcation.

  288. セル構造材料のための骨組要素を用いた非線形マルチスケール解析 査読有り

    大植健, 斉木功, 寺田賢二郎, 中島章典

    土木学会論文集I 724 (I-62) 249-256 2003年1月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2003.724_249  

    ISSN:0289-7806

  289. せん断帯分岐モードと強不連続変形の有限変形解析 査読有り

    山川優樹, 池田清宏, 寺田賢二郎, 佐藤啓介, 鳥居邦夫

    土木学会論文集III 743 (III-64) 59-76 2003年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2003.743_59  

    ISSN:0289-7806

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    本研究では, 材料不安定による不連続せん断帯分岐モードの発生と, それに起因する不連続変位場の進展の有限変形有限要素解析を行った. 不連続変形の運動学とその発生条件について述べた上で, 有限変形境界値問題と有限要素法の定式化を行った. 不連続変位を非適合な拡張自由度として導入する手法を用いて, 有限要素法で不連続変位場の進展を運動学的に考慮に入れた. 一様な応力・変形場における不連続面の発生条件を調べ, 関連流れ則に従うひずみ硬化型材料でもせん断帯が発生しうることを確認した. また, 供試体のせん断帯進展解析を行った. 不連続変位場を導入した有限要素法による解析結果と, ひずみ軟化型モデルを導入した変位法有限要素法による解析結果との比較を行い, 局所化解析における不連続場の運動学的考慮の重要性を示した.

  290. Trigger for the occurrence of grain coarsening phenomenon of BS304S31 austenite stainless steel under small plastic strain at high temperature 査読有り

    M Akiyama, Y Neishi, Y Adachi, K Terada

    ENGINEERING COMPUTATIONS 20 (5-6) 499-512 2003年

    出版者・発行元:EMERALD GROUP PUBLISHING LIMITED

    DOI: 10.1108/02644400310488736  

    ISSN:0264-4401

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    Observation by optical microscopy and EBSP have made it clear that the trigger for the grain coarsening phenomenon of austenite stainless steel BS304S31 may be the stacking faults concentrating selectively in a thin layer lying just beneath the grain boundary. When macroscopic plastic strain reached 6 percent, selective concentration of stacking faults was observed. When it reached 20 percent, the distribution of stacking faults became uniform in each grain. After these specimens were heated, concentration of stacking faults disappeared, and grain coarsening occurred at the point with 6 percent strain, but no grain coarsening occurred at the point with 20 percent strain. In order to investigate this concentration of stacking faults, an attempt was made to analyze the deformation in each crystal by using image-based FEM. The result suggested that there is a possibility that plastic strain concentrates in the vicinity of the grain boundary when the macroscopic plastic strain is small.

  291. 連続的材料分布の節点補間によるトポロジー最適化手法 査読有り

    松井和己, 寺田賢二郎

    日本機械学会論文集 69 (684) 1257-1264 2003年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.69.1257  

    ISSN:0387-5008

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    We propose a new method for topology optimization, which is free from numerical instabilities such as checkerboard patterns and mesh-dependency, without introducing any additional constraint parameters. This aim is accomplished by the introduction of finite element approximation for continuous material distribution in a fixed design domain. That is, the continuous distribution of microstructures, or equivalently design variables, is realized in the whole design domain in the context of the homogenization design method (HDM), by the discretization with finite element interpolations. By virtue of this continuous FE approximation of design variables, discontinuous distribution like checkerboard patterns disappears without any filtering schemes. We call this technique the method of continuous approximation of material distribution (CAMD) to emphasize the continuity imposed on the "material field". Two representative numerical examples are presented to demonstrate the capability and the efficiency of the proposed approach against the numerical instabilities.

  292. 統合地震シミュレータにおける高分解能強震動シミュレータと都市域の電子情報の利用について―地盤構造の推定方法が強震動分布に及ぼす影響の基礎検討とGISを中心とした統合地震シミュレータの雛形の構築― 査読有り

    市村強, 堀宗朗, 寺田賢二郎, 山川貴弘

    土木学会 6 615-622 2003年

    DOI: 10.2208/journalam.6.615  

  293. 有限被覆法の弾塑性問題への適用とその性能評価 査読有り

    車谷 麻緒, 浅井 光輝, 寺田 賢二郎

    応用力学論文集 6 247-256 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.6.247  

    ISSN:1345-9139

  294. 多結晶金属のマルチスケール解析 査読有り

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎, 松井 和己

    応用力学論文集 6 239-246 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.6.239  

    ISSN:1345-9139

  295. 有限被覆法による不連続変形解析 査読有り

    浅井光輝, 寺田賢二郎

    応用力学論文集、土木学会 6 193-200 2003年

    DOI: 10.2208/journalam.6.193  

  296. 要素寸法と材料種類の異なる不整合メッシュに対するdual-Schur mortar法の適用性について 査読有り

    生出佳, 寺田賢二郎, 市村強

    応用力学論文集,土木学会 6 175-184 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.6.175  

    ISSN:1345-9139

  297. ボクセルモデルと界面要素を用いた局所的非均質構造に対するグローバル・ローカル解析 査読有り

    石井建樹, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 岸野佑次

    応用力学論文集,土木学会 6 141-150 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.6.141  

    ISSN:1345-9139

  298. 原子モデルによる塑性のマルチスケールモデリングに関する一考察 査読有り

    斉木功, 菅家茂理, 中島章典, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 6 123-130 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.6.123  

    ISSN:1345-9139

  299. 解析的平均手法を用いた複合材料の平面ひずみ有限要素 査読有り

    樋口耕平, 岩熊哲夫, 京谷孝史, 寺田賢二郎

    応用力学論文集,土木学会 6 107-116 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.6.107  

    ISSN:1345-9139

  300. Two-scale kinematics and linearization for simultaneous two-scale analysis of periodic heterogeneous solids at finite strain 査読有り

    K Terada, Saiki, I, K Matsui, Y Yamakawa

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING 192 (31-32) 3531-3563 2003年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA

    DOI: 10.1016/S0045-7825(03)00365-7  

    ISSN:0045-7825

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    We introduce the notion of two-scale kinematics and the procedure of two-scale linearization, which are indispensable to the simultaneous two-scale analysis method for the mechanical behavior of periodic heterogeneous solids at finite strain. These are accomplished by formulating the two-scale boundary value problem in both material and spatial descriptions with reference to the two-scale modeling strategy developed in [Comput. Methods Appl. Mech. Engrg. 190 (40-41) (2001) 5427] that utilized the convergence results of mathematical homogenization. The formulation brings the intimate relationship between micro- and macro-scale kinematics in describing the micro-macro coupling behavior inherent in heterogeneous media. It is also shown that the two-scale linearization necessitates the strict consistency with the micro-scale equilibrated state and naturally invites the tangential homogenization process for both material and spatial descriptions. Several numerical examples of simultaneous two-scale computations are presented to illustrate the two-scale nature of the deformation of a heterogeneous solid at finite strain. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

  301. 非線形均質化理論に基づく骨組要素を用いたセル構造材料のマルチスケール解析 査読有り

    斉木功, 大植健, 寺田賢二郎, 中島章典

    日本機械学会論文集 69 (680) 786-793 2003年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.69.786  

    ISSN:0387-5008

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    Cellular materials consist of lattice-like microstructures are usually treated as continua which have equivalent macroscopic mechanical properties for structural analysis. Whereas the linear theory that estimates the equivalent properties for composites include cellular materials is mature, the theory and the methodology for the nonlinear analysis of cellular materials remain active fields of research. Then, in this context, we apply the homogenization method, which utilizes multiple scales and realizes macro and micro coupling multi-scale analysis, to cellular materials. Frame elements are employed in the multi-scale analysis based on the homogenization method since it is rational from computational viewpoint for discretizing the lattice-like microstructure. Finally, we show some numerical examples of the nonlinear multi-scale analysis of cellular materials in order to validate our multi-scale analysis.

  302. Meso-scopic numerical analysis of concrete structures by a modified lattice model 査読有り

    M. Asai, K. Terada, K. Ikeda, H. Suyama, K. Fujii

    Journal of Structural Mechanics and Earthquake Engineering 731 (I-63) 19-30 2003年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2003.731_19  

    ISSN:0289-7806

  303. Consistent Topology Optimization Method for Hyperelastic Materials 招待有り 査読有り

    Matsui, K, Terada K, Nishiwaki S

    The Second China-Japan-Korea Joint Symposium on Optimization of Structural and Mechanical Systems (CJK-OSM 2), Busan, Korea 171-176 2002年11月

  304. Influence of carbon content and carbide morphology of carbon steels on stress-strain curve in vicinity of yield point 査読有り

    M Akiyama, T Kuboki, K Oikawa, K Matsui, K Terada

    MATERIALS SCIENCE AND TECHNOLOGY 18 (11) 1272-1278 2002年11月

    出版者・発行元:MANEY PUBLISHING

    DOI: 10.1179/026708302225006151  

    ISSN:0267-0836

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    Experimental analysis was carried out to examine the influence of carbon content on the stress-strain curve in the vicinity of yield point. Numerical analysis was then carried out to investigate the mechanism in the microstructure through which the influence occurred. Attention was focused upon the morphology of the carbide, and the homogenisation method and the elastic-plastic finite element method were used for numerical evaluation. Despite very primitive assumptions that the macroscopic stress-strain curve of extra low carbon steel applies to the ferrite in the microstructure and the carbide deforms only elastically, the numerical results have explained well the stress strain curves obtained experimentally. Finally, TEM observations were carried out to check the validity of the result predicted by the homogenisation method. The TEM images show a concentration of dislocations in the ferrite existing between adjacent carbides lying parallel with the macroscopic loading direction. This result explains qualitatively the localisation of strain in the ferrite predicted by the homogenisation method. By using the numerical analysis inversely, it would be possible to design the morphology of the carbide so that the macroscopic mechanical behaviour of a carbon steel meets the required value in the vicinity of yield point.

  305. Imperfection sensitive variation of critical loads at hilltop bifurcation point 査読有り

    K Ikeda, K Oide, K Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE 40 (7) 743-772 2002年4月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/S0020-7225(01)00098-2  

    ISSN:0020-7225

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    Variation of critical loads due to initial imperfections at the hilltop bifurcation point is described by elastic stability theory. We derive a system of bifurcation equations for a potential system expressing local behavior at this bifurcation point, which is a double critical point occurring as a coincidence of a simple pitchfork bifurcation point and a limit point. The piecewise linear law of imperfection sensitivity of critical loads in Thompson and Schorrock [J. Mech. Phys. Solids 23 (1975) 21] is revised by extending initial imperfections to be considered in the bifurcation equations, Based on this sensitivity law, a procedure to determine the most influential (worst or optimum) initial imperfection is formulated. As the most essential development of this paper, under the assumption that initial imperfections are subject to a multi-variate normal distribution, we derive the probability density function of critical loads that follows a Weibull-like distribution. The validity of theoretical developments is assessed through its application to elastic truss structures. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

  306. Fundamental solutions for a fluid-saturated, transversely isotropic, poroelastic solid 査読有り

    Kenjiro Terada, Takashi Kyoya, Motoki Kazama, Kiho Lee, Lizhu Oyang

    International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics 26 (3) 299-321 2002年3月

    DOI: 10.1002/nag.202  

    ISSN:0363-9061

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    The fundamental solutions were obtained for step-like point forces acting in three orthogonal directions and an instantaneous fluid point source in a fluid-saturated, porous, infinite solid of transversely isotropic elasticity and permeability. After expressing the governing equations in the form of matrix in the Laplace space, we employed Kupradze's method together with the triple Fourier transforms. This method reduces the simultaneous partial differential equations with respect to three displacement components and a pore fluid pressure to a differential equation in terms of only one potential scalar function, which can be operationally solved in the transformed space. After the Laplace inversion of the potential, the residue theorem was applied to its Fourier inverse transform with respect to one of the transformation variables. The Fourier transforms with respect to two other variables were rewritten into the Hankel transforms. Copyright © 2002 John Wiley &amp Sons, Ltd.

  307. Imperfection sensitivity and probabilistic variation of tensile strength of steel members 査読有り

    S Okazawa, K Oide, K Ikeda, K Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL OF SOLIDS AND STRUCTURES 39 (6) 1651-1671 2002年3月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/S0020-7683(01)00258-X  

    ISSN:0020-7683

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    Elastic stability theory is applied to description of tensile strength variation in steel members due to variation of initial imperfections, despite criticism on the occurrence of unloading due to plastic instability. In numerical simulation of such members, the maximum load is attained at a limit point or a hilltop bifurcation point. This load is not much different for either type of point; hence, little attention has been paid to the type of points up to now. Yet it is noteworthy that these two types of points follow different imperfection sensitivity laws within the framework of elastic stability theory. Numerical experiments on steel members undergoing plastic deformation are conducted to ensure that empirical imperfection sensitivities for these members agree well with those sensitivity laws. This assesses applicability of elastic stability theory to description of plastic instability behaviors of steel members. Moreover, empirical histograms of steel members obtained through Monte-Carlo simulations are compared with theoretical probabilities of maximum loads, which are a normal distribution for the limit point and a Weibull-like one for the hilltop point. Therefore, elastic stability theory is useful to describe tensile strength variation of steel members. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

  308. Image-based modelling and analysis of microstructures for two-scale problems in geomechanics 査読有り

    K Terada, T Kyoya, M Kazama, K Lee, L Oyang

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS 26 (3) 273-297 2002年3月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/nag.201  

    ISSN:0363-9061

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    This paper focuses on the geometry modelling and numerical analysis of microstructures of geomaterials employing the concept of image-based engineering. The novel modelling and analysis techniques with digital images are incorporated with the mathematical homogenization method to study the interaction between individual phases, each of whose shape and spatial distribution are irregular. Owing to the distinctive features of these computational techniques, the evaluation of homogenized properties for geomaterials provides the reliable information about the micro- or macroscopic mechanical behaviours for engineering practice. It is, naturally, inevitable that engineers' demands on safety and efficient design place emphasis on quantitative estimates for these values. Thus, calibration accompanied with actual measurements comes within the scope of this study so that these properties would be realistic and practical from the engineering viewpoints. Copyright (C) 2002 John Wiley Sons, Ltd.

  309. 構造要素を用いたミクロモデルによるマルチスケールモデリングとそのセル構造体への適用 査読有り

    斉木功, 大植健, 中島章典, 寺田賢二郎

    日本計算工学会論文集 2002年2月4日

  310. 114 微視構造の分岐を考慮したセル構造体の非線形マルチスケール解析

    斉木 功, 大植 健, 寺田 賢二郎, 中島 章典

    材料力学部門講演会講演論文集 2002 61-62 2002年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmezairiki.2002.0_61  

  311. 146 材料不安定による強不連続せん断帯の形成を考慮した有限変形有限要素解析

    山川 優樹, 寺田 賢二郎, 池田 清宏, 佐藤 啓介, 鳥居 邦夫

    材料力学部門講演会講演論文集 2002 123-124 2002年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmezairiki.2002.0_123  

  312. 148 炭素鋼の初期降伏とバウシンガー効果に及ぼすミクロ組織形態の影響

    秋山 雅義, 久保木 孝, 根石 豊, 松井 和己, 寺田 賢二郎

    材料力学部門講演会講演論文集 2002 127-128 2002年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmezairiki.2002.0_127  

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    Calculated results by the homogenization methods were compared with the observed results by TEM to validate that morphology of carbide in the microstructure affects the mechanical properties of high carbon steel in the vicinity of initial yield point. The material was 0.80Cmass% carbon steel, and behaviours of two steels prepared by different thermal treatment were compared; (1) perfectly pearlitic structure, and (2) spheroidized carbide structure. It was also shown that similar mechanism occurring in the microstructure in the vicinity of initial yield point also applies to the mechanism dominating the Bauschinger's effect of these two steels.

  313. 113 炭素鋼の炭化物形態が初期降伏点に及ぼす影響について

    松井 利巳, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義, 根石 豊

    材料力学部門講演会講演論文集 2002 59-60 2002年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmezairiki.2002.0_59  

  314. Two-Scale analysis of Mechanical Behavior of fissured rock mass

    T. Kyoya, H. Nishioka, K. Terada

    5th World Congress on Computaional Mechanics, Abstracts 2 367 2002年

  315. Quasi-static two-scale analysis of granular materials

    K. Kaneko, T. Kyoya, Y. Kishino, K. Terada

    5th World Congress on Computaional Mechanics, Abstracts 2 366 2002年

  316. 構造部材強度の分岐理論に基づく確率評価法 査読有り

    生出佳, 池田清宏, 寺田賢二郎, 藤井堅, 岡澤重信

    土木学会論文集I 696 (I-58) 85-98 2002年1月1日

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2002.696_85  

    ISSN:0289-7806

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    構造部材の強度は, 一般に荷重変位曲線上の極大点により支配される場合が多いが, 細長い供試体や部材などでは極大点と分岐点が一致する頂上分岐点が支配的となる. 本研究では, 強度を支配するこれらの特異点の数理構造を漸近的分岐理論により明らかにし, 強度の確率評価法を提案する. 最初に, 頂上分岐点に対して得られる分岐方程式を基礎式として, 初期不整感度則ならびに構造強度の確率密度関数を導出する. さらに, 極大点に対する強度の確率評価式を比較対象として, 特異点の種類による強度分布の違いを明示する. また, 適用例としてトラス構造物, 鋼供試体や鋼部材の実験や解析などから得られる強度を用いて本理論の有用性と妥当性を示す.

  317. マルチスケールモデリングによるBauschinger効果の発現メカニズムの解明 査読有り

    寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集 68 (675) 1559-1566 2002年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.68.1559  

    ISSN:0387-5008

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    The Bauschinger effect of metals is explored by the multi-scale modeling based on the mathematical homogenization theory without any phenomenological constitutive models such as kinematic hardening. Although this peculiar mechanical behavior was discovered in 19th century, and has been introduced as one of the most typical plastic phenomena for metals in most of basic textbooks for plasticity, the study of this mechanism has been superficial so for. First, we conduct experiments under cyclic loading for specimens with two kinds of microstructures; the pearlite and the spheroidized cementite structures. Then, these experiments exhibiting the Bauschinger effect are simulated by the global-local analysis technique. By focusing our attention to the micro-scale mechanical behavior, we try to explain why and how the effect comes out in experiments.

  318. Microstructure-based evaluation of the influence of woven architecture on permeability by asymptotic homogenization theory 査読有り

    N Takano, M Zako, T Okazaki, K Terada

    COMPOSITES SCIENCE AND TECHNOLOGY 62 (10-11) 1347-1356 2002年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCI LTD

    DOI: 10.1016/S0266-3538(02)00076-3  

    ISSN:0266-3538

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    A microstructure-based computational approach is taken to predict the permeability tensor of woven fabric composites, which is a key parameter in resin transfer moulding (RTM) simulation of polymer-matrix composites. An asymptotic homogenization theory is employed to evaluate the permeability from both macro- and microscopic standpoints with the help of the finite-element method (FEM). This theory allows us to study the relation between microscopic woven architecture and macroscopic permeability based on the method of two-scale asymptotic expansions. While the fluid velocity is introduced for Stokes flow microscopically, the macroscopic one is for seepage flow with the Darcy's law. The latter can be characterized for arbitrary configurations of unit microstructures that are analyzed for the former under the assumption of the periodicity. After discussing the validity of this approach, we present a typical numerical example to discuss the permeability characteristics of plain weave fabrics undergoing shear deformation in the preforming in comparison with the undeformed one. Another notable feature of the proposed method is that the correlation between the macroscopic behaviors and the microscopic ones can be analyzed, which is important to analyze and/or design the RTM process. Hence, it is also demonstrated that the microscopic velocity field evaluated with macroscopic pressure gradient provides important information about the flow in RTM processes. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

  319. 界面剥離を考慮した弾塑性複合材料のマルチスケール解析 査読有り

    松井和己, 寺田賢二郎

    応用力学論文集、土木学会 5 227-234 2002年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.5.227  

    ISSN:1345-9139

  320. マルチスケールモデリングに基づく非均質脆性材料の強度評価法 査読有り

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎

    応用力学論文集 5 217-226 2002年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.5.217  

    ISSN:1345-9139

  321. 炭素鋼の微視構造が巨視的な降伏・加工硬化特性に与える影響 査読有り

    松井和己, 寺田賢二郎, 秋山雅義, 久保木孝, 日下桂一, 及川兼司

    応用力学論文集,土木学会 5 175-183 2002年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.5.175  

    ISSN:1345-9139

  322. ポテンシャルを有する離散体のマルチスケールモデリング 査読有り

    菅家茂理, 斉木功, 中島章典, 寺田賢二郎, 池田清宏

    応用力学論文集,土木学会 5 167-173 2002年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.5.167  

    ISSN:1345-9139

  323. 階層型解析手法に基づく構造物の動的解析手法の開発 査読有り

    市村強, 生出佳, 寺田賢二郎, 堀宗朗

    応用力学論文集,土木学会 5 535-541 2002年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.5.535  

    ISSN:1345-9139

  324. 圧縮場における弾塑性体の分岐解析とパスジャンプ挙動 査読有り

    山川優樹, 寺田賢二郎, 池田清宏, 鳥居邦夫

    土木学会論文集III 701 (III-58) 73-86 2002年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2002.701_73  

    ISSN:0289-7806

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    初期状態において均質な弾塑性材料の供試体が平面ひずみ条件下で圧縮せん断変形を受ける場合について, 有限変形・弾塑性有限要素解析を行い, 分岐モードおよび分岐後の変形挙動や供試体の荷重不安定挙動について考察した. 初期不整を導入した疑似分岐解析ではなく, 完全系の分岐点・分岐モードを求め, 分岐経路への切替えを行った. こうした厳密な分岐解析を行い, 分岐後の変形挙動を追跡することにより, 幾何学的不安定現象としての拡散型分岐モードがせん断帯状の局所変形発生の要因となっていることを検証した. 基本つり合い経路上では一様変形が持続するが, 分岐をきっかけとして不均一な変形が発生し, 次第に局所的な変形へと進展した. また, 初期の変形モードとは異なるモードの経路に段階的に移行するパスジャンプ挙動についても考察を行った.

  325. Appropriate number of unit cells in a representative volume element for micro-structural bifurcation encountered in a multi-scale modeling 査読有り

    Saiki, I, K Terada, K Ikeda, M Hori

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING 191 (23-24) 2561-2585 2002年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA

    DOI: 10.1016/S0045-7825(01)00413-3  

    ISSN:0045-7825

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    The paper proposes a method to determine the number of unit cells (basic structural elements) to be employed for a representative volume element (RVE) of the mufti-scale modeling for a solid with periodic micro-structures undergoing bifurcation. Main difficulties for the mufti-scale modeling implementing instability are twofold: loss of convexity of the total potential energy that should be homogenized and determination of a pertinent RVE that contains multiple unit cells. In order to resolve these difficulties, variational formulation is achieved with the help of Gamma-convergence theory within the framework of non-convex homogenization method, while the number of unit cells in an RVE is determined by the block-diagonalization method of group-theoretic bifurcation theory. The latter method enables us to identify the most critical bifurcation mode among possible bifurcation patterns for an assembly of arbitrary slumber of periodic micro-structures. Thus, the appropriate number of unit cells to be employed in the RVE can be determined in a systematic manner. Representative numerical examples for a cellular solid show the feasibility of the proposed method and illustrate material instability at a macroscopic point due to geometrical instability in a micro-scale. (C) 2002 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

  326. カキ殻混合土の非排水せん断強度・変形特性 査読有り

    李基豪, 風間基樹, 寺田賢二郎

    土木学会論文集III 701 (III-58) 303-314 2002年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2002.701_303  

    ISSN:0289-7806

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    破砕したカキ殻と浚渫粘土の混合土を地盤材料として活用するため, カキ殻混合土の非排水せん断強度・変形特性が純粋な粘土のそれとどのように異なるかを三軸試験から検討した. その結果, カキ殻の混合は浚渫粘土の強度・変形特性を改善することがわかった. そのせん断強度の増加は, カキの混合率 (0-80%) にほぼ比例し, 圧密応力 (49-98kPa) によらなかった, また, 応力-ひずみ関係と間隙水圧発生特性から, カキ殻混合土中のカキ殻の構造はその圧密応力, カキ殻混合率, せん断ひずみレベルに応じて複雑に変化することが推察された. また, 均質化法に基づく数値解析から, カキ殻の割線変形係数を評価することによって, カキ殻の混合による変形係数改善効果の評価を試みた.

  327. Recursive bifurcation of tensile steel specimens 査読有り

    K Ikeda, S Okazawa, K Terada, H Noguchi, T Usami

    INTERNATIONAL JOURNAL OF ENGINEERING SCIENCE 39 (17) 1913-1934 2001年11月

    出版者・発行元:PERGAMON-ELSEVIER SCIENCE LTD

    DOI: 10.1016/S0020-7225(01)00040-4  

    ISSN:0020-7225

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    Failure modes of steel specimens subjected to uniaxial tension are investigated. These modes are well known to display complex geometrical characteristics of deformation accompanied by the plastic instability behavior. As an underlying mechanism of such complexity, we here focus on the recursive occurrence of bifurcations. In the theory, the rule of recursive bifurcation of a rectangular parallelepiped domain is obtained by the group-theoretic bifurcation theory so as to exhaust all the mathematically possible courses of bifurcation. In the experiment, we examine the representative failure modes with reference to the rules to identify actual courses of recursive bifurcation. Three-dimensional finite element analysis of a thin specimen is conducted to observe the recursive bifurcation, in which diffuse necking is formed by the direct bifurcation and the single shear band by the secondary bifurcation. The recursive bifurcation has thus been identified as the mechanism to create the complex failure modes. (C) 2001 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

  328. Parallelized two-scale analysis with a PC cluster for elastic-plastic heterogeneous media 査読有り

    Kazumi Matsui, Kenjiro Terada, Kohei Yuge

    JSME International Journal, Series A: Solid Mechanics and Material Engineering 44 (4) 584-593 2001年10月

    DOI: 10.1299/jsmea.44.584  

    ISSN:1344-7912

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    This paper presents a method of parallel computation particularized for the two-scale analysis of elastic-plastic heterogeneous media with periodic microstructures. Due to the mathematical structure inherent to the multi-scale modeling by the homogenization theory, the numerical algorithm is successfully incorporated with a clustered-type parallel computer. A simple numerical example is presented to illustrate the essential idea of parallelized, nonlinear two-scale analysis method and the algorithmic difficulty associated with computational load for each CPU. To overcome such difficulty, we present the modified parallel algorithm, in which the computational loads of CPU's are almost equalized according to the nonlinear response of each microstructure. A proposed xmethod is applied to simulate the tensile test for a steel specimen.

  329. 弾塑性複合材料のミクロ構造を反映した巨視的な降伏曲面 査読有り

    松井和己, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 岩熊哲夫

    土木学会論文集 680 (I-56) 335-346 2001年7月

    DOI: 10.2208/jscej.2001.682_335  

  330. 非線形均質化理論に基づく粒状体マルチスケ-ル解析法の開発とその応用 査読有り

    金子賢治, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 岸野佑次

    土木学会論文集 III-55 (680) 183-199 2001年6月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2001.680_183  

    ISSN:0289-7806

  331. マルチスケ-ル応力変形解析法とその分布亀裂を含む材料の強度特性評価への適用 査読有り

    京谷孝史, 寺田賢二郎

    土木学会論文集 III-55 (680) 49-64 2001年6月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2001.680_49  

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    土木工学が対象とするような不均質材料の力学的取り扱いにおいて, 均質化理論に基づくマルチスケール応力変形解析法は一般的で合理的な手段を提供する. 本論文では, 著者らが既に提案している岩盤の均質化手法を念頭において, マルチスケール応力変形解析法の一般的な枠組みを与える. さらに, その一つの応用として, 微視構造における変分不等式に基づいて分布亀裂を含んだ材料の破壊強度特性を評価する方法を提案し, 亀裂を配置した石膏供試体の一面せん断試験との比較を通してその適用性を検証する.

  332. 534 鋼の微視構造に起因した巨視的力学挙動に関する考察(OS7-4 マルチスケールI)(OS7 微視構造を有する材料の力学)

    松井 和己, 及川 兼司, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義, 久保木 孝

    材料力学部門講演会講演論文集 2001 549-550 2001年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmezairiki.2001.0_549  

  333. Meso-scopic concrete analysis with a lattice model 査読有り

    M Asai, K Terada, K Ikeda

    FRACTURE MECHANICS OF CONCRETE STRUCTURES, VOLS 1 AND 2 757-764 2001年

    出版者・発行元:A A BALKEMA PUBLISHERS

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    In order to perform the realistic simulation for concrete and reinforced concrete structures, we present a new analysis method in this paper, which employs lattice type numerical modeling and has the two distinct features. One of them is the introduction of four different types lattice members for interaction of each constituents; mortar; coase aggregate, steel and bond members, each of which is given a simple constitutive model. The other is the realistic representation of the meso-scopic geometrical configuration of concrete, which can be realized by the image-based geometry modeling technique. Since the latter incorporate the accurate meso-scopic morphology with the former modeling scheme, the proposed method enables us to capture the craking (or localozation) behavior induced by the meso-scopic heterogeneity. Several numerical example succesfully demonstrate the so-called compressive failure of concrete specimens under uniaxial loading and the dependency of the failure modes of reinforced concrete beams on height-span ratio.

  334. Numerical multi-scale modeling and analysis of granular media based on the homogenization theory 査読有り

    K Kaneko, Y Kishino, T Kyoya, K Terada

    POWDERS AND GRAINS 2001 169-172 2001年

    出版者・発行元:A A BALKEMA PUBLISHERS

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    A multi-scale numerical model is developed for investigating the mechanical behavior of granular media based on the mathematical homogenization theory. The model enables us to analyze the micro-scale behavior by a discrete element model, while the macroscopic problem is solved by the continuum-based FEM. Representative numerical examples are presented to illustrate the capability and the applicability of the proposed two-scale numerical model.

  335. Two-Scale analysis of rock-like material body with cracks

    T. Kyoya, H. Nishioka, K. Terada

    6th U. S. National Congress on Computaional Mechanics, Abstracts 254 2001年

  336. 引張鋼材のくびれ挙動に関する形状効果 査読有り

    岡澤重信, 寺澤大寿, 池田清宏, 寺田賢二郎

    土木学会論文集 675 (I-55) 351-354 2001年

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2001.675_351  

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    引張鋼材の形状に起因する分岐不安定メカニズムの相違が, くびれ挙動における2種類の形状効果を生み出すことを示し, その効果が機械的性質を評価する際の優位な影響因子であることを明らかにする. 日本工業規格 (JIS) に沿った形状の引張試験片が用いられている現状において, 本研究で示したこのような形状効果に対する考察は, 機械的性質の評価法に対して新たな知見を与えるものである.

  337. 有限変形を伴う構造物に対するconsistentトポロジー最適化手法 招待有り 査読有り

    松井和己, 寺田賢二郎, 西脇眞二, 石橋義輝

    日本計算工学会論文集(2001),Paper No.20010046 2001年

  338. Hybrid-FCMの開発とその多相材料の界面破壊解析への適用 査読有り

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎, 池田 清宏

    応用力学論文集 4 85-94 2001年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.4.85  

    ISSN:1345-9139

  339. A class of general algorithms for multi-scale analyses of heterogeneous media 査読有り

    K Terada, N Kikuchi

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING 190 (40-41) 5427-5464 2001年

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA

    DOI: 10.1016/S0045-7825(01)00179-7  

    ISSN:0045-7825

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    A class of computational algorithms for multi-scale analyses is developed in this paper. The two-scale modeling scheme for the analysis of heterogeneous media with fine periodic microstructures is generalized by using relevant variational statements. Instead of the method of two-scale asymptotic expansion, the mathematical results on the generalized convergence are utilized in the two-scale variational descriptions. Accordingly, the global-local type computational schemes can be unified in association with the homogenization procedure for general nonlinear problems. After formulating the problem in linear elastostatics, that with local contact condition and the elastoplastic problem, we present representative numerical examples along with the computational algorithm consistent with our two-scale modeling strategy as well as some direct approaches. (C) 2001 Elsevier Science B.V. All rights reserved.

  340. 繊維強化複合材料のミクロ構造に基づく樹脂透過性の3次元評価 査読有り

    高野直樹, 寺田賢二郎, 座古勝

    材料 50 (5) 488-494 2001年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.2472/jsms.50.488  

    ISSN:0514-5163

  341. 有限変形を考慮したconsistentトポロジー最適化手法 査読有り

    松井和己, 寺田賢二郎, 西脇眞二, 石橋慶輝

    日本計算工学会論文集 2001年

  342. 巨視的材料不安定性のマルチスケ-ルモデリングにおける微視的構造周期のブロック対角化による同定 査読有り

    斉木功, 寺田賢二郎, 堀宗朗, 池田清宏

    応用力学論文集 3 37-45 2000年9月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.3.37  

    ISSN:1345-9139

  343. 骨組要素を用いたセル構造体のマルチスケ-ルモデリング 査読有り

    大植健, 斉木功, 中島章典, 寺田賢二郎

    応用力学論文集 3 185-192 2000年9月

    DOI: 10.2208/journalam.3.185  

  344. 破砕されたカキ殻を含む浚渫粘土の浸透特性 査読有り

    李基豪, 風間基樹, 寺田賢二郎, 柳沢栄司

    土木学会論文集 III (652) 245-256 2000年6月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.2000.652_245  

    ISSN:0289-7806

  345. Kinematically correct formulation for two-scale finite deformation problems 査読有り

    Kenjiro TERADA, Isao SAIKI, Kazumi MATSUI

    日本計算工学会論文集 2 53-62 2000年5月

  346. 均質化理論に基づく非線形力学挙動のミクロ-マクロ連成モデリング 査読有り

    寺田賢二郎, 松井和己, 真野篤志

    日本機械学会論文集 66 (643) 516-523 2000年

    出版者・発行元:None

    DOI: 10.1299/kikaia.66.516  

    ISSN:0387-5008

  347. Simulation of the multi-scale convergence in computational homogenization approaches 査読有り

    Kenjiro Terada, Muneo Hori, Takashi Kyoya, Noboru Kikuchi

    International Journal of Solids and Structures 37 (16) 2285-2311 2000年

    出版者・発行元:Elsevier Ltd

    DOI: 10.1016/S0020-7683(98)00341-2  

    ISSN:0020-7683

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    Although the asymptotic homogenization is known to explicitly predict the thermo-mechanical behaviors of an overall structure as well as the microstructures, the current developments in engineering fields introduce some kinds of approximation about the microstructural geometry. In order for the homogenization method for periodic media to apply for general heterogeneous ones, the problems arising from mathematical modeling are examined in the framework of representative volume element (RVE) analyses. Here, the notion of homogenization convergence allows us to eliminate the geometrical periodicity requirement when the size of RVE is sufficiently large. Then the numerical studies in this paper realize the multi-scale nature of the convergence of overall material properties as the unit cell size is increased. In addition to such dependency of the macroscopic field variables on the selected size of unit cells, the convergence nature of microscopic stress values is also studied quantitatively via the computational homogenization method. Similar discussions are made for the elastoplastic mechanical responses in both macro- and microscopic levels. In these multi-scale numerical analyses, the specific effects of the microstructural morphology are reflected by using the digital image-based (DIB) finite element (FE) modeling technique which enables the construction of accurate microstructural models. © 2000 Elsevier Science Ltd.

  348. 均質化法によるテキスタイル複合材料の樹脂浸透係数の評価 査読有り

    高野直樹, 寺田賢二郎, 座古勝, 吉岡智美

    日本複合材料学会誌 26 (5) 171-178 2000年

    出版者・発行元:JAPAN SOCIETY FOR COMPOSITE MATERIALS

    DOI: 10.6089/jscm.26.171  

    ISSN:0385-2563

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    The liquid composite molding process involves the coupling between the mechanical behaviors of solids and fluids. To simulate such a process, the evaluation of the permeability is indispensable, while most of previous researches are based on the experimental approach. On the other hand, this paper adopts the mathematical theory of homogenization, which is suitable to numerical analysis. After describing the formulation of the homogenization for solid-fluid mixture, the permeabilities of typical textile composites have been evaluated with the help of the finite element method. Due to the micro-macro features of the method, the consideration of the complex microstructures of knit, woven and "Kumi" cloth has led to not only the three-dimensionally anisotropic permeabilities, but also the characteristic microscopic velocity distribution of the fluids.

  349. 非均質弾塑性体のマルチスケ-ル解析のための一般化アルゴリズム 査読有り

    寺田賢二郎, 菊池昇

    土木学会論文集 I (633) 217-229 1999年10月

    DOI: 10.2208/jscej.1999.633_217  

  350. 岩石の力学特性と不連続面画像情報による岩盤の変形強度特性評価 査読有り

    京谷孝史, 寺田賢二郎, 欧陽立珠

    土木学会論文集 III (631) 131-150 1999年9月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.1999.631_131  

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    岩盤の力学特性は, 分布不連続面や多様な岩石で構成された複雑な構造に支配される. そのような構造は岩盤全体から見れば, その代表要素に含まれる微視的内部構造と位置づけられる. 微視的内部構造を有する材料の巨視的平均変形強度特性は均質化法によって評価することができる. 必要なデータは代表的内部構造を示す画像情報とそれを構成する岩石の力学特性だけである. この均質化操作によって岩盤は合理的に均質体に置き換えられ, 岩盤構造物の安定性が巨視的な立場からの極限荷重解析によって評価される. 本研究では, このような均質化法に基づき、岩盤の力学特性を多段階スケールからのアプローチによって評価する一連の解析手法を提案し, いくつかの例題を通してその有効性を検証している.

  351. 均質化法による複合材料の変形強度特性評価について 査読有り

    京谷孝史, 寺田賢二郎, 欧陽立珠, 西岡英俊

    応用力学論文集 2 449-459 1999年9月

    出版者・発行元:公益社団法人 土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.2.449  

    ISSN:1345-9139

    eISSN:1884-832X

  352. セル構造体のマルチスケ-ル解析のための座屈を考慮した微視スケ-ル問題に関する一考察 査読有り

    斉木功, 寺田賢二郎, 池田清宏

    応用力学論文集 2 (2) 287-294 1999年9月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.2.287  

    ISSN:1345-9139

  353. Multi-scale limit load analysis for discontinuous rock mass based on the homogenization method 査読有り

    T Kyoya, K Terada, T Kawamoto

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL AND ANALYTICAL METHODS IN GEOMECHANICS 23 (10) 995-1019 1999年8月

    出版者・発行元:JOHN WILEY & SONS LTD

    DOI: 10.1002/(SICI)1096-9853(19990825)23:10<995::AID-NAG21>3.0.CO;2-B  

    ISSN:0363-9061

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    A new method to evaluate the strength of rock mass structures is proposed and examined. The method is based on the collapse load analysis of elasto-perfectly plastic material along with the homogenization method, which enables the multi-scale analyses for heterogeneous media. The homogenization process replaces a rock mass with cracks by an equivalent continuum medium with macroscopic stiffness while the failure criterion for the rock mass is estimated in the localization process. It is shown that both the averaged stiffness and the macroscopic failure criterion of the discontinuous rock mass are numerically obtained via the finite element analyses. Thus, the failure strength of a rock mass structure is evaluated by the collapse load analysis in the form of Linear Programming with the macroscopic failure criterion. This is the first attempt to apply the homogenization method to the strength analysis of rock mass. Copyright (C) 1999 John Wiley & Sons, Ltd.

  354. マルチボディダイナミックスに基づくゴルフクラブの最適設計 査読有り

    大坪英臣, 鈴木克幸, 寺田賢二郎, 小林大介

    日本計算工学会論文集 1 (1) 95-100 1999年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1344-9443

  355. 弾塑性体に対するマルチスケ-ル構造解析の数値解 査読有り

    寺田賢二郎, 松井和己

    日本計算工学会論文集 1 75-82 1999年5月

  356. 無数の亀裂を有する物体のマルチスケ-ル応力変形解析法 査読有り

    寺田賢二郎, 京谷孝史

    土木学会論文集 619 (I-47) 23-33 1999年4月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.1999.619_23  

    ISSN:0289-7806

  357. ミクロ非均質体中に存在するマクロ欠陥形状の一評価法 査読有り

    寺田賢二郎, 中畑和之, 北原道弘

    日本機械学会論文集(A編) 65 (631) 138-145 1999年3月

  358. Bifurcation mechanism underlying echelon-mode formation 査読有り

    K Murota, K Ikeda, K Terada

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING 170 (3-4) 423-448 1999年3月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA

    DOI: 10.1016/S0045-7825(98)00206-0  

    ISSN:0045-7825

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    This paper presents a theory on the underlying mathematical mechanism of the echelon mode (a series of parallel short wrinkles that looks like a flight of stairs or wild geese arranged in formation) which has been observed ubiquitously with uniform materials, but which has long denied successful numerical simulations. It is shown by means of the group-theoretic bifurcation theory that the echelon mode formation can be explained as a recursive (secondary, tertiary,...) symmetry-breaking bifurcation if O(2) X O(2) is chosen as the underlying symmetry to model the local uniformity of materials. This implies, for example, that the use of periodic boundaries is essential to successfully realize the oblique stripe patterns and the subsequent echelon mode formation in numerical simulations. In fact, a recursive bifurcation analysis of a rectangular domain with periodic boundaries subject to uniform uniaxial compression yields various kinds of patterns, such as diamond, stripe and echelon modes, which are often observed for materials under shear. (C) 1999 Elsevier Science S.A. All rights reserved.

  359. Limit load analysis of rock mass structure with consideration to microscopic local stress with a homogenization method 査読有り

    T Tsuruhara, T Tokunaga, T Osada, T Kyoya, K Terada, L Oyang

    NINTH INTERNATIONAL CONGRESS ON ROCK MECHANICS, VOLS 1 & 2 527-530 1999年

    出版者・発行元:A A BALKEMA PUBLISHERS

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    In this paper, we propose a method that evaluates the strength of rock structures. The method consists of a classical limit load analysis in plasticity theory and a homogenization method. The homogenization method gives macroscopic stiffness of rock mass from the distribution of cracks and mechanical properties of intact rocks. The macroscopic failure criterion of the mass is also given by numerical analyses based on the homogenization method. The failure strength of a rock mass structure is reasonably evaluated by limit load analysis in a form of Linear Programming.

  360. Stability analysis of discontinuous rock mass by homogenization method

    T. Kyoya, K. Terada, L. Oyang

    Proc. 2nd Chine-Japan Jopint Symp. Recent Development of Theory and Practice in Geotechnology 209-216 1999年

  361. トラス構造物に対する弾性座屈強度の確率評価法 査読有り

    菅野 友紀, 浅井 光輝, 池田 清宏

    応用力学論文集 2 (2) 37-42 1999年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.2.37  

    ISSN:1345-9139

  362. 分岐理論によるカオリン粘土のせん断帯の画像解析 査読有り

    斉木功, 村上真也, 佐野郁雄, 池田清宏, 寺田賢二郎

    応用力学論文集 1 15-22 1998年8月

    DOI: 10.2208/journalam.1.15  

  363. ボクセル被覆による3次元ソリッドのメッシュレス解析 査読有り

    鈴木克幸, 大坪英臣, 寺田賢二郎, 閔勝載, 金伝栄, 中西克嘉

    応用力学論文集 1 (1) 215-222 1998年8月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.1.215  

    ISSN:1345-9139

  364. ラプラス変換を用いた均質化理論に基づくアスファルト混合物の粘弾性解析 査読有り

    宇尾朋之, 樫山和男, 寺田賢二郎

    応用力学論文集 1 (1) 195-202 1998年8月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.1.195  

    ISSN:1345-9139

  365. 周期構造を有する梁構造物への均質化法の適用 査読有り

    京谷孝史, 寺田賢二郎

    応用力学論文集 1 (1) 185-194 1998年8月

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/journalam.1.185  

    ISSN:1345-9139

  366. 非均質材料のためのマルチスケ-ル解析モデリングについて 査読有り

    寺田賢二郎, 堀宗朗, 京谷孝史

    応用力学論文集 1 177-183 1998年8月

    DOI: 10.2208/journalam.1.177  

  367. 周期構造を有する梁構造物への均質化法の適用 査読有り

    京谷孝史, 寺田賢二郎

    応用力学論文集 1 185-194 1998年

    DOI: 10.2208/journalam.1.185  

  368. 非均質材料のためのマルチスケ-ル解析モデリングについて 査読有り

    寺田賢二郎, 堀 宗朗, 京谷孝史

    応用力学論文集 1 177-184 1998年

    DOI: 10.2208/journalam.1.177  

  369. 固体-液体混合体の均質化法の漸近挙動として得られる粘弾性構成則 査読有り

    寺田賢二郎, 伊東 孝, 菊池 昇

    土木学会論文集 591 (I-43) 99-109 1998年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.1998.591_99  

    ISSN:0289-7806

  370. 固体-液体混合体に対する均質化法の工学的考察 査読有り

    寺田賢二郎, 伊東 孝, 菊池 昇

    土木学会論文集 591 (I-43) 85-97 1998年

    出版者・発行元:土木学会

    DOI: 10.2208/jscej.1998.591_85  

    ISSN:0289-7806

  371. 複合材の均質化法解析のためのディジタル・イメ-ジを利用した微視構造モデリング手法 査読有り

    寺田賢二郎, 菊池 昇

    日本機械学会論文集(A編) 64 (617) 170-177 1998年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.64.170  

    ISSN:0387-5008

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    A systematic modeling technique of utilizing digitized images for micromechanical analysis in the asymptotic homogenization method is presented. By use of digital images, irregular material configurations are accurately modeled for the material pre/post-processing and therefore the specific microstructural geometry is taken into account in evaluation of the micro and macroscopic variables. Each picture element (pixel) in the images is identified with a regular and fixed-size finite element, and a three-dimensional (3 D) unit cell model can be generated by stacking of two-dimensional (2 D) images into a 3 D image consisting of volume picture elements (voxels). After the concrete modeling procedure is presented, its applicability to the analysis and advantages from a computational point of view are discussed. With a very primitive unit cell model that is generated using digital images, the numerical accuracy in homogenization analyses is investigated and some practical aspects of its usage are identified. Furthermore, several applications are presented in order to show the rigorousness and the flexibility of this modeling technique in terms of the pixel (or voxel) information and image manipulations.

  372. 不規則な材料配置を有する複合材に対する漸近展開法に基づく均質化法の適用 査読有り

    寺田賢二郎, 菊池 昇

    日本機械学会論文集(A編) 64 (617) 162-169 1998年

    DOI: 10.1299/kikaia.64.162  

  373. Characterization of the mechanical behaviors of solid-fluid mixture by the homogenization method 査読有り

    K Terada, T Ito, N Kikuchi

    COMPUTER METHODS IN APPLIED MECHANICS AND ENGINEERING 153 (3-4) 223-257 1998年1月

    出版者・発行元:ELSEVIER SCIENCE SA

    DOI: 10.1016/S0045-7825(97)00071-6  

    ISSN:0045-7825

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    The mechanical behaviors of a solid-fluid mixture are characterized by using the homogenization method which is based on the method of asymptotic expansions. According to the choice of the so-called effective parameters, the formal derivation yields two distinct systems of well-known macromechanical governing equations; one for poroelasticity and the other for viscoelasticity. The homogenized equations representing the asymptotic behaviors entail the locally defined field equations and the geometry of a repeating unit. In addition to the identities of both formulations with ones in classical mechanics, the formulation enables the evaluation of actual mechanical responses of microstructures. This distinctive feature of the homogenization method is called the localization, which must be a key capability that provides a bridge between micromechanics and macromechanics. Thus, the present developments and several numerical simulations will provide insight into a variety of engineering problems in regard to solid-fluid coupled systems.

  374. FFT-based homogenization algorithm using digital images 査読有り

    K Terada, K Suzuki, H Ohtsubo

    MATERIALS SCIENCE RESEARCH INTERNATIONAL 3 (4) 231-236 1997年12月

    出版者・発行元:SOC MATERIALS SCIENCE, JAPAN

    DOI: 10.2472/jsms.46.12Appendix_231  

    ISSN:1341-1683

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    The applicability of the FFT-based algorithm for evaluating the mechanical behaviors of composites is investigated from practical view points. After the iterative numerical algorithm is presented, the computational efficiency is compared with that for conventional FEM-based homogenization algorithm and then extended to nonlinear analyses such as elastoplastic problems. In addition to preferable features in microstructural analyses, there are several advantages over the conventional approach by the FEM-based homogenization method. While the method is for evaluating the micromechanical response to the macroscopic deformation, the solution method can also be utilized to estimate the homogenized material constants. In the numerical examples, the digital image processing technique is extensively utilized to define the geometry of microstructures so that the method would not suffer from modeling effort.

  375. ボクセル情報を用いたソリッド構造の解析法 査読有り

    鈴木克幸, 寺田賢二郎, 大坪英臣, 米里直樹

    日本造船学会論文集 182 (182) 595-600 1997年11月

    出版者・発行元:日本造船学会

    DOI: 10.2534/jjasnaoe1968.1997.182_595  

    ISSN:0514-8499

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    In the analysis of 3 dimensional solid structure, the mesh generation is always the most time consuming task and sometimes it make the analysis impossible. In this paper, the mesh generation method combined with the analysis method is considered, which digitize the 3D solid objects into voxel data, and uses the voxel data as a finite element mesh. Although this approach makes the finite element mesh generation for the solid structure with quite complicated configuration easy, it was shown that it gives artificial high stress elements around the boundary, which is resulted from the zigzag shaped boundary. Also the voxel analysis makes the number of freedom to be used in the analysis huge, and although the computational cost of analysis model generation is low, computational cost of analysis itself becomes huge. The alternative analysis method based on the multi-scale voxel data, which defines different resolution for geometric model and analysis model on the boundary are proposed. It was shown that this model gives more accurate element stiffness matrix on the boundary and gives more accurate results than conventional voxel analysis. Several examples are shown, and it was demonstrated that this analysis method reduces the whole throughput. time of the analysis of solid structure.

  376. Digital image-based modeling applied to the homogenization analysis of composite materials 査読有り

    K Terada, T Miura, N Kikuchi

    COMPUTATIONAL MECHANICS 20 (4) 331-346 1997年9月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s004660050255  

    ISSN:0178-7675

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    The systematic methodologies to derive accurate microstructural models are developed for studying the mechanical behaviors of composite materials. Since the geometric information of a microstructure is often given by an image or a set of images, the direct interpretation of the geometry is possibly by digitizing it. By identifying each pixel or voxel with a finite element (FE) and accompanying appropriate image processing, an FE model can be automatically generated. It is also emphasized that the digitized models can be suitable for solving the FE equations by utilizing the uniformity of the FE mesh. The finite element analysis (FEA) with the homogenization method enables the prediction the thermo-mechanical behavior of the periodic microstructure (unit cell) as well as the global mechanical response of a structural component, while we are taking into account the specific effect of the geometric structural configuration of the microstructure through digitization. Several kinds of the digitizing techniques are presented to illustrate the potential of digital image-based (DIB) FE modeling of the unit cell. Keeping the microstructural design in mind, the modification of the plane image is introduced and the virtual realization of the unit cell geometry is presented so that a microstructural analysis utilizing the homogenization method would be realistic.

  377. 均質化法による亀裂性岩盤の変形強度特性評価と極限支持力解析 査読有り

    京谷孝史, 寺田賢二郎, 岸野佑次

    第42回地盤工学シンポジウム発表論文集 87-92 1997年8月

  378. Macro and micro scale modeling of thermal residual stresses in metal matrix composite surface layers by the homogenization method 査読有り

    D Golanski, K Terada, N Kikuchi

    COMPUTATIONAL MECHANICS 19 (3) 188-202 1997年2月

    出版者・発行元:SPRINGER VERLAG

    DOI: 10.1007/s004660050168  

    ISSN:0178-7675

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    The modeling of thermal residual stresses generated in TaC/stellite and TiC/stellite composite surface layers produced by the oscillating electron beam remelting on low alloys steel is presented. The homogenization method is applied to analyze the real composite microstructures by utilizing the digital image-based (DIB) geometric modeling technique. Two scales of elastic stress analysis are studied: macroscopic one referring to the global structure of composite layer produced over the substrate of low alloy steel and microscopic, comprising the selected unit cell of composite microstructure. The results of the analysis show the microscopic stress to be few times higher than the macroscopic one with stress level much above the elastic limit of matrix material, which implies the development of plastic field around the inclusions. The ceramic inclusions within the unit cell are found to be under high compressive stresses. Also, the composite surface layer stays in compression, mainly by the influence of the stress component parallel to the layer/substrate interface. The effect of hardphase volume fraction is examined and it is found that for a small volume fractions the macro and micro stress does not differ substantially between composites with TaC and TiC hard-phases despite their mismatch in thermophysical properties. Also, the stress modeling is presented for the composite containing other inclusions and the problem of the selection between 2D and 3D model for the stress analysis is discussed.

  379. Limit load analysis of rock mass structures combined with a homogenization method 査読有り

    T Kyoya, K Terada, Y Kishino

    DEFORMATION AND PROGRESSIVE FAILURE IN GEOMECHANICS - IS-NAGOYA'97 407-412 1997年

    出版者・発行元:PERGAMON PRESS LTD

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    A method to evaluate strength of rock mass structures is proposed and examined. The method consists of a classical limit load analysis in plasticity theory and a homogenization method. The homogenization method gives the averaged macroscopic stiffness of rock mass. The macroscopic failure criterion of the mass is also given by numerical analyses based on the homogenization method. Then, the failure strength of a rock mass structure is reasonably evaluated by the classical limit load analysis in a form of Linear Programming.

  380. Stability analysis of rock mass structures based on a homogenization method and a limit load analysis 査読有り

    T Kyoya, K Terada, Y Kishino, T Kawamoto

    COMPUTER METHODS AND ADVANCES IN GEOMECHANICS, VOL 1 337-342 1997年

    出版者・発行元:A A BALKEMA PUBLISHERS

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    The failure strength is the most important value in design of structures. As to rock mass, however, it is hard to estimate the strength since various cracks exist and are scattered in it. In order to overcome this problem encountered in designing rock mass structures, we here propose a numerical method to evaluate the strength of rock mass structures based on a homogenization method and a limit load analysis. In order to examine the validity of the proposed method numerical simulations of direct shearing tests on cracked specimens are carried out. The method predict the experimental results fairly well, and it is concluded that the proposed method is effective for evaluating the strength of discontinuous rock mass structures.

  381. Global/local constitutive modeling of composite materials by the homogenization method 査読有り

    K Terada, N Kikuchi

    MATERIALS SCIENCE RESEARCH INTERNATIONAL 2 (2) 73-80 1996年6月

    出版者・発行元:SOC MATERIALS SCIENCE, JAPAN

    DOI: 10.2472/jsms.45.6Appendix_73  

    ISSN:1341-1683

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    This paper discusses modeling issues in the constitutive relation of a composite material in conjunction with the asymptotic homogenization method. Since the constitutive relations for basic materials of the composite material is given in the microscopic level, the identification of micromechanics and the geometric modeling of the microstructure directly affects the overall mechanical behavior of the structural components. Therefore the modeling in the microscopic level is essential in the analysis of composite materials especially for nonlinear cases. Several numerical examples show that the overall mechanical behavior depends on the constitutive relations defined in the microscopic level as well as the geometry of the microstructure. The FEM-based asymptotic homogenization method and Digital Image-Based (DIB) modeling are utilized to simulate such a global-local nature of the mechanical responses.

  382. Microstructural design of composites using the homogenization method and digital images 査読有り

    K Terada, N Kikuchi

    MATERIALS SCIENCE RESEARCH INTERNATIONAL 2 (2) 65-72 1996年6月

    出版者・発行元:SOC MATERIALS SCIENCE, JAPAN

    DOI: 10.2472/jsms.45.6Appendix_65  

    ISSN:1341-1683

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    A microstructural design method is developed by utilizing the homogenization method and digital image-based (DIB) geometric modeling technique. The localization capability of the asymptotic homogenization method enables the evaluation of the microscopic deformation in the microstructure, i.e., representative volume element (RVE). This distinctive feature allows us to use the microscopic variables in the functional forms of constraints and objective function. In estimating the micromechanical responses, the systematic modeling method in terms of the pixel information of images and their processing make the construction of unit cell geometry easy and the homogenization results accurate. Therefore, while the specific microstructural geometry is taken into account in evaluating the micro and macroscopic variables, the optimal microstructural configurations can be determined depending on our objectives.

  383. 均質化法を用いた複合材料の弾塑性解析(第2報,数値解析) 査読有り

    寺田賢二郎, 弓削康平, 菊池 昇

    日本機械学会論文集(A編) 62 (601) 2072-2079 1996年

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/kikaia.62.2072  

    ISSN:0387-5008

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    Homogenization formulae were developed for predicting the elastoplastic mechanical behavior of composite materials in a previous work. The nonlinear solution method for the finite element method makes it possible to compute the microscopic and the macroscopic deformations simultaneously, both of which reveal large deformations, and then accumulate the incremental solutions successively. The macroscopic deformation can be obtained by averaging the microscopic stress/strain state in each constituent, without a priori knowing an averaged stress-strain relation from experiments. Several numerical examples are presented to verify the formulation and to illustrate the three-dimensional nature in global-local simultaneous computation (G. -L. S. C.). The method is also applied to the analysis of interfacial damage of nonmetallic composite materials. The computational aspects of the nonlinear homogenization method are briefly discussed.

  384. 均質化法を用いた複合材料の弾塑性解析(第1報,定式化) 査読有り

    寺田賢二郎, 弓削康平, 菊池 昇

    日本機械学会論文集(A編) 61 (590) 2199-2205 1995年

    DOI: 10.1299/kikaia.61.2199  

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MISC 293

  1. 三次元極限平衡理論に基づく広域斜面安定解析—Wide-area Slope Stability Analysis based on Limit Equilibrium Theory

    須郷 大地, 藤田 真粹, 外里 健太, 野村 怜佳, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 28 404-408 2023年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  2. 落石形状特性が到達分布に与える影響のモデル化—Modeling the Influence of Rock Shape on Run-out distribution of Rockfall

    吉田 大活, 野村 怜佳, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 津田 悠人, 吉田 郁政

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 28 1299-1301 2023年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  3. 非Darcy流れにおける透水性低下特性に関する数値解析的検討—A Numerical Study on the Characterization of Permeability Reduction in Non-Darcy Flows

    一藤 亮太, 橘 一光, 野村 怜佳, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 28 368-372 2023年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  4. ロバスト主成分分析に基づく沖合津波観測点配置の最適化—Optimization of Offshore Gauge Configuration with Robust Principal Component Analysis

    藤田 真粹, 野村 怜佳, 大竹 雄, 越村 俊一, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 28 79-82 2023年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  5. 多様なシナリオデータベースの融合による津波リスク同定—Tsunami risk evaluation by the combined use of heterogenous datasets

    野村 怜佳, 大竹 雄, 森口 周二, 越村 俊一, Randall J. LeVeque, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 28 83-86 2023年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  6. 斜面安定解析結果を用いた豪雨による広域斜面崩壊の即時予測—Rapid prediction of rainfall-induced landslides for a wide area using slope stability analysis results

    外里 健太, 野村 怜佳, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 28 63-68 2023年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  7. 降雨の不確実性を考慮した斜面安定解析による土砂災害ハザードマップの構築—Landslide Hazard Mapping Based on Slope Stability Analysis Considering Rainfall Uncertainty

    外里 健太, 佐々木 駿, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 27 1003-1006 2022年6月

  8. POD技術に基づく逐次実時間津波リスク評価における合理的観測時間について

    VERMARE Louise A. Hirao, FUJITA Saneiki, NOMURA Reika, OTAKE Yu, MORIGUCHI Shuji, TERADA Kenjiro, LEVEQUE Randall J.

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 27 2022年

    ISSN:1342-145X

  9. 三次元流体構造連成解析を用いた剛体漂流物による後背構造物への作用力評価

    一藤亮太, 野村怜佳, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 27 2022年

    ISSN:1342-145X

  10. PODによるリアルタイム津波予測を目的とした観測点位置最適化

    藤田真粹, 野村怜佳, 越村俊一, 大竹雄, 森口周二, 寺田賢二郎, 高瀬慎介, 福谷陽, 桜庭雅明, 野島和也, 橋詰正広

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 27 2022年

    ISSN:1342-145X

  11. 粒子フィルタを用いたリアルタイム津波リスク評価手法の開発

    野村 怜佳, Galbreath Joseph, 越村 俊一, 大竹 雄, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 26 487-490 2021年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  12. 固有直交分解を用いたリアルタイム津波シミュレーション—Real-time tsunami simulation using Proper Orthogonal Decomposition

    外里 健太, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 大竹 雄, 福谷 陽, 野島 和也, 櫻庭 雅明, 横洲 弘武

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 25 6p 2020年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  13. 三陸沖北部地震を考慮した八戸市における X-GISを用いた津波遡上解析

    中村 優真, 高瀬 慎介, 野島 和也, 櫻庭 雅明, 山口 裕矢, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    東北地域災害科学研究 56 179-182 2020年3月

  14. 落石シミュレーションを用いた道路のリスク評価および落石対策工の配置最適化

    菅野蓮華, 森口周二, 寺田賢二郎, 林俊介, 磯部有作, 吉田郁政

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 24 ROMBUNNO.B‐11‐03 2019年6月29日

    ISSN:1342-145X

  15. 数値解析結果の空間モード分解による津波のリスク評価—Tsunami risk assessment using spatial modes extracted from results of numerical analysis

    外里 健太, 小谷 拓磨, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 大竹 雄

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 24 4p 2019年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  16. 樹脂の硬化度依存性を想定したFRPの分離型マルチスケール解析

    齋藤 理沙, 山口 裕矢, 森口 周二, 三原 康子, 小林 卓哉, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 24 2019年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  17. MPMを用いた構造物に対する崩壊土砂の衝撃力評価

    吉田 昂平, 山口 裕矢, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 24 2019年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  18. 地盤流動化の数値解析を目的としたMPMの提案と適用性の検討

    山口裕矢, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 24 B-05-04 2019年5月

  19. 二次元広域流れにおける樹木抵抗評価のための三次元数値実験手法

    野村怜佳, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 24 B-05-05 2019年5月

  20. 3次元雪崩解析と衝撃力算出式を融合したリスク分布評価

    鬼頭昂平, 菅野蓮華, 小谷拓磨, 森口周二, 寺田賢二郎, 中村一樹, 上石勲

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 24 2019年

    ISSN:1342-145X

  21. 硬化プロセスを考慮した繊維強化プラスチックのマクロ構成則における粘弾性特性および熱変形・硬化収縮特性の同定方法

    齋藤 理沙, 山口 裕矢, 森口 周二, 三原 康子, 小林 卓哉, 寺田 賢二郎

    日本機械学会論文集 85 (870) 18-00396-18-00396 2019年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

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    &lt;p&gt;This study presents a method of determining the macroscopic viscoelastic properties as well as the macroscopic coefficients of thermal expansion and cure-shrinkage of fiber-reinforced plastics (FRP) in consideration of the dependence of the viscoelastic properties of the resin used in the matrix phase on the degree of cure (DOC). The DOC-dependent viscoelastic material behavior of the resin is represented by the generalized Maxwell model and is accompanied with non-mechanical strains such as thermal strain and cure shrinkage. Within the framework of computational homogenization, a series of numerical material tests (NMTs) are conducted on a representative volume element (microstructure) with different DOCs to discretely evaluate the macroscopic viscoelastic properties. On the assumption that the macroscopic material behavior can be represented by the anisotropic version of the generalized Maxwell model, we originally propose a method to determine the macroscopic viscoelastic properties and the macroscopic coefficients of thermal expansion and cure-induced shrinkage, both of which are functions of DOC. After numerical examples to determine these properties for a specific unit cell of FRP are presented, a simple numerical verification is carried out to demonstrate that the proposed method is capable of determining the DOC-dependent macroscopic viscoelastic properties associated with mechanical and non-mechanical strains.&lt;/p&gt;

  22. 水素の非定常拡散を考慮した水素助長疲労き裂の進展解析

    石橋奏, 新宅勇一, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    溶接学会全国大会講演概要(Web) 2018 (103) 68‐69(J‐STAGE)-69 2018年9月

    出版者・発行元:一般社団法人 溶接学会

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    本研究では,水素環境下において繰り返し載荷を受ける金属材料の寿命評価を行うために,水素の非定常拡散と水素助長疲労き裂進展の相互作用を考慮した弱連成解析手法を構築した.具体的には,き裂面からの水素流入を評価し,水素脆化と疲労損傷による材料の強度低下を考慮した結合力モデルを採用した.最後に,繰り返し載荷の振幅や周波数を変化させた数値解析例を通して,構築した解析手法の性能について検証した.

  23. 3次元雪崩解析結果に基づく危険度の空間分布評価手法

    鬼頭昂平, 小谷拓磨, 山口裕也, 森口周二, 寺田賢二郎, 小田憲一, 上石勲

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 23 ROMBUNNO.B‐08‐06 2018年6月6日

    ISSN:1342-145X

  24. 複合硬化弾塑性モデルを用いた構造用鋼材の損傷評価と載荷パターン・応力三軸度が及ぼす影響

    副島克哉, 新宅勇一, 堤成一郎, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 23 ROMBUNNO.E‐10‐05 2018年6月6日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  25. 材料剛性の低下からき裂の進展までをシームレスに接続した解析手法の検討

    新宅勇一, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 23 ROMBUNNO.E‐10‐03 2018年6月6日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  26. 防潮林内流れ解析のための数値実験による粘性散逸率評価

    野村 怜佳, 寺田 賢二郎, 高瀬 慎介, 森口 周二

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 23 3p 2018年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  27. 固・液混合MPMの開発とその地盤の変形・流動解析への応用

    山口 裕矢, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 23 2018年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  28. 樹脂の硬化収縮を考慮したFRPのマルチスケール解析

    齋藤 理沙, 山口 裕矢, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 三原 康子, 小林 卓哉

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 23 2018年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  29. 安息角に対する物性や粒子形状の影響

    奥山 大輝, 橘 一光, 寺田 賢二郎, 森口 周二, 青木 尊之

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 23 2018年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  30. 移動硬化を考慮した結合力埋込型弾塑性損傷モデルによる構造用鋼材の耐久性評価

    副島 克哉, 新宅 勇一, 堤 成一郎, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2018 (0) 2018年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

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    &lt;p&gt;The objective of this study is to predict the fatigue lifetime of structural steel using cohesive-traction embedded elasto-plastic damage model with kinematic hardening. By the cohesive-traction embedded damage model, the elasto-plastic model is combined by introduction of local equilibrium conditions between principal stress and cohesive traction to realize actual crack opening displacement during cyclic loading. Whereas the cohesive zone model proposed by Rice and Wang is utilized with consideration of unloading process, an isotropic and kinematic hardening in the elasto-plastic model is represented by Voce and Chaboche model, respectively. Moreover, an experiment is also conducted with a round notched bar under the cyclic loading condition controlled by a constant amplitude of plastic strain. By the comparison between the numerical and the experimental result, it is confirmed that the proposed model can represent both two kinds of the hardening behavior and predict the fatigue lifetime under cyclic loading.&lt;/p&gt;

  31. Statistical modeling for evaluating the optimal placement of rockfall protection structures on a road

    Hasuka Kanno, Shuji Moriguchi, Kenjiro Terada, Shunsuke Hayashi, Yusaku Isobe, Shoji Iwanaga

    74 (2) I_13-I_21 2018年

    出版者・発行元:Japan Society of Civil Engineers

    DOI: 10.2208/jscejam.74.i_13  

    eISSN:2185-4661

  32. Micro-texture design and optimization in hydrodynamic lubrication via two-scale analysis 査読有り

    A. Waseem, I. Temizer, J. Kato, K. Terada

    STRUCTURAL AND MULTIDISCIPLINARY OPTIMIZATION 56 (2) 227-248 2017年8月

    出版者・発行元:SPRINGER

    DOI: 10.1007/s00158-017-1713-5  

    ISSN:1615-147X

    eISSN:1615-1488

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    A novel computational surface engineering framework is developed to design micro-textures which can optimize the macroscopic response of hydrodynamically lubricated interfaces. All macroscopic objectives are formulated and analyzed within a homogenization-based two-scale setting and the micro-texture design is achieved through topology optimization schemes. Two non-standard aspects of this multiscale optimization problem, namely the temporal and spatial variations in the homogenized response of the micro-texture, are individually addressed. Extensive numerical investigations demonstrate the ability of the framework to deliver optimal micro-texture designs as well as the influence of major problem parameters.

  33. 非構造格子を用いた実地形を考慮した雪崩の流動解析

    山口裕矢, 高瀬慎介, 森口周一, 寺田賢二郎, 上石勲

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 22 ROMBUNNO.C‐09‐4 2017年5月31日

    ISSN:1342-145X

  34. データマイニングを用いたCFRP静的強度ばらつき抑制の検討

    石橋 慶輝, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫, 小谷 拓磨, 森口 周二, 新宅 勇一

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 3p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  35. 強弾性材料LSCFの微視組織を考慮したマルチスケールシミュレーション

    村松 眞由, 八代 圭司, 川田 達也, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 6p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  36. 落石シミュレーションに基づく防護工配置の定量的評価

    菅野 蓮華, 森口 周二, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 3p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  37. 有限ひずみ損傷モデルを用いた断層の動きに伴う表層地盤の変状解析

    大川 真里奈, 鈴木 峻, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 車谷 麻緒

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 4p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  38. ゴムの有限変形粘弾性・損傷モデルによるカーボンフィラーの影響評価

    岸 正泰, 松原 成志朗, 村松 眞由, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 3p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  39. 板状デバイスの非弾性マルチスケール解析のための数値平板試験

    佐藤 維美, 村松 眞由, 松原 成志朗, 西 紳之介, 寺田 賢二郎, 川田 達也

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 6p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  40. 均質化と樹脂流動の連成による射出成形品の非線形構造解析

    柚木 和徳, 山本 晃司, 平山 紀夫, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 4p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  41. マルチスケール解析による一方向強化複合材の破壊予測に関する研究

    井口 賢太郎, 平山 紀夫, 山本 晃司, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 4p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  42. 計算力学における汎用FEMの役割

    小林 卓哉, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 3p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  43. 固体酸化物形燃料電池の非定常電気化学-力学連成解析システムの構築

    佐藤 維美, 村松 眞由, 寺田 賢二郎, 渡辺 智, 八代 圭司, 川田 達也, 横川 晴美

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 5p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  44. Surrogate modelによる漂流物を含む津波の衝突力評価手法の提案

    小谷 拓磨, 森口 周二, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 桜庭 雅明, 野島 和也

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 3p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  45. 落石シミュレーションにおける斜面の不確実性の影響

    森口 周二, 上原 直秀, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 大竹 雄

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 5p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  46. 増分ポテンシャル法による熱可塑性樹脂の熱・機械強連成解析

    松原 成志朗, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 4p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  47. 流体土砂連成解析のための固液混合流体モデルの構築

    野村 怜佳, 寺田 賢二郎, 高瀬 慎介, 森口 周二

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 4p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  48. 粒子流体連成解析による地盤材料の透水係数の非線形特性分析

    橘 一光, 森口 周二, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 青木 尊之, 神谷 浩二, 小高 猛司

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 4p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  49. 粘弾性・粘塑性複合構成則による熱可塑性樹脂のガラス-ゴム包括力学特性評価

    松原 成志朗, 寺田 賢二郎, 住山 琢哉, 古市 謙次, 野々村 千里, 前田 隆世, 小林 卓哉, 村田 真伸, 西脇 武志

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 6p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  50. 粘弾性・粘塑性複合構成則の開発を目的とした熱可塑性樹脂の材料試験

    前田 隆世, 小林 卓哉, 住山 琢哉, 古市 謙次, 野々村 千里, 村田 真伸, 西脇 武志, 松原 成志朗, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 22 5p 2017年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  51. 結晶塑性と加工誘起マルテンサイト変態を考慮した非線形有限要素解析

    堤 成一郎, Fincato Riccardo, 寺田 賢二郎

    溶接学会誌 86 (6) 443-447 2017年

    出版者・発行元:一般社団法人 溶接学会

    DOI: 10.2207/jjws.86.443  

    ISSN:0021-4787

  52. A simulation of ferroelastic phase formation by using phase-field model

    M. Muramatsu, T. Kawada, K. Terada

    Key Engineering Materials 725 208-213 2017年

    出版者・発行元:Trans Tech Publications Ltd

    DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.725.208  

    ISSN:1013-9826

    eISSN:1662-9795

    詳細を見る 詳細を閉じる

    In order to incorporate the mechanical behavior of ferroelastic phase into the stress analysis of solid oxide fuel cell in consideration of elastic, creep, thermal and reduction strains, we propose a mathematical model to predict the formation of ferroelastic phases in crystal grains of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ. The phase-field model equipped with the elastic energy is introduced to realize the morphology formation of ferroelastic phases in a crystal grain. By using the developed mathematical model, some numerical examples are performed to reproduce the deformation-induced nucleation and growth of ferroelastic phases of La0.6Sr0.4Co0.2Fe0.8O3-δ.

  53. Analysis system of transient Electrochemo-Mechanical simulation of solid oxide fuel cell implemented in commercial fem software

    Masami Sato, Mayu Muramatsu, Kenjiro Terada, Satoshi Watanabe, Keiji Yashiro, Tatsuya Kawada, Harumi Yokokawa

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2017 2017年1月1日

    DOI: 10.11421/jsces.2017.20170004  

    eISSN:1347-8826

    詳細を見る 詳細を閉じる

    © 2017 by the Japan Society for Computational Engineering and Science. To enable the prediction of the mechanical degradation of solid oxide fuel cell (SOFC) during operation, we have developed an analysis system for the electrochemical and mechanical coupling phenomena by incorporating general-purpose finite element analysis (FEA) software along with its pre-and post-processing functions and conducted validation analyses to examine its quantitative performance in reproducing the measurement data. The dependencies of material properties on both temperature and oxygen’s chemical potentials are empirically obtained and stored in separate spreadsheets and read into the system so that the actual operation environment can be realized. The thermal and reduction strains calculated in the transient analysis for the potentials are also stored in spreadsheets beforehand and used in the stress analyses to make quantitative evaluation of creep deformations. Through a numerical example, the mathematical model implemented into the developed system has been initially validated in a quantitative way.

  54. Homogenization-based design of surface textures in hydrodynamic lubrication 査読有り

    A. Waseem, I. Temizer, J. Kato, K. Terada

    INTERNATIONAL JOURNAL FOR NUMERICAL METHODS IN ENGINEERING 108 (12) 1427-1450 2016年12月

    出版者・発行元:WILEY

    DOI: 10.1002/nme.5256  

    ISSN:0029-5981

    eISSN:1097-0207

    詳細を見る 詳細を閉じる

    An optimization framework is developed for surface texture design in hydrodynamic lubrication. The microscopic model of the lubrication interface is based on the Reynolds equation, and the macroscopic response is characterized through homogenization. The microscale setting assumes a unilateral periodic texture but implicitly accounts for the bilateral motion of the surfaces. The surface texture in a unit cell is described indirectly through the film thickness, which is allowed to vary between prescribed minimum and maximum values according to a morphology variable distribution that is obtained through the filtering of a design variable. The design and morphology variables are discretized using either element-wise constant values or through first-order elements. In addition to sharp textures, which are characterized by pillars and holes that induce sudden transitions between extreme film thickness values, the framework can also attain a variety of non-standard smoothly varying surface textures with a macroscopically isotropic or anisotropic response. Copyright (C) 2016 John Wiley & Sons, Ltd.

  55. へき開面における原子間分離に基づく異方性損傷構成則

    新宅勇一, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM) 29th (0) ROMBUNNO.171 2016年9月21日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

  56. 災害予測シミュレーションの高度化とその見える化の試み : 計算災害科学の確立にむけて (安全・安心な生活とICT)

    寺田 賢二郎, 森口 周二, 高瀬 慎介

    電子情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報 116 (92) 63-72 2016年6月14日

    出版者・発行元:電子情報通信学会

    ISSN:0913-5685

  57. 延性破壊を考慮した結合力モデルとその結合力を埋め込んだ損傷構成則

    新宅勇一, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 21 ROMBUNNO.D‐4‐4 2016年5月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  58. 個別要素法による実大規模土砂流動実験の再現解析—A simulation of a real-scale sediment flow experiment using DEM

    森口 周二, 太田 勇真, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 阿部 慶太, 青木 尊之

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science / 日本計算工学会 編 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  59. 有限要素法を用いた陶磁器の焼成変形予測

    齊藤 俊幸, 進 博人, 勝田 泰広, 梅田 学, 生出 佳, 三原 康子, 寺田 賢二郎, 松原 成志朗

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 3p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  60. マルチステージ破壊シミュレーションのためのコンクリートの有限変形損傷モデルの開発

    車谷 麻緒, 阿部 俊逸, 相馬 悠人, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  61. 有限被覆法に基づく浅水長波方程式を用いた津波漂流物の解析

    高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 野島 和也, 櫻庭 雅明

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  62. 個別要素法に基づく空間分布を考慮した落石の確率論的リスク評価

    菅野 蓮華, 森口 周二, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 6p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  63. 均質化法を用いたCFRTP熱膨張係数の同定

    小林 大志, 平山 紀夫, 山本 晃司, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  64. 均質化法を用いたドライファブリックの物性予測とプレス成形解析

    山本 晃司, 柚木 和徳, 平山 紀夫, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 5p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  65. 熱・構造非連成解析を対象としたマルチスケールトポロジー最適化

    稲葉 紅子, 西澤 峻祐, 加藤 準治, 京谷 孝史, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 5p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  66. 結合力モデルを用いた共回転有限要素法による大変位・大回転破壊解析

    鈴木 峻, 寺田 賢二郎, 竹内 則雄, 森口 周二, 高瀬 慎介

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  67. 大変位問題に対する複合板のマルチスケールトポロジー最適化

    西 紳之介, 寺田 賢二郎, 加藤 準治

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  68. 熱可塑性樹脂およびゴム製緩衝材のエネルギー吸収性能評価

    岸 正泰, 松原 成志朗, 村松 眞由, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 5p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  69. 安定化有限要素法による雪崩の流動解析

    山口 裕矢, 高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  70. 埋め込み境界法を用いた地盤材料の土粒子スケール透水シミュレーション

    橘 一光, 森口 周二, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 神谷 浩二, 小高 猛司

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  71. ガラス・ゴム領域における非晶性樹脂のレオロジーモデルに基づく材料構成則

    松原 成志朗, 寺田 賢二郎, 西脇 武志, 住山 琢哉, 古市 謙次, 野々村 千里, 生出 佳, 小林 卓哉

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 4p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  72. DICを利用した高精度樹脂材料計測とモデリング

    佐藤 維美, 前田 隆世, 村田 真伸, 西脇 武志, 住山 琢哉, 古市 謙次, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 21 5p 2016年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  73. 個別要素法による実大規模土砂流動実験の再現解析

    森口周二, 太田勇真, 高瀬慎介, 寺田賢二郎, 阿部慶太, 青木尊之

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 21 2016年

    ISSN:1342-145X

  74. OS1316-242 強弾性体LSCFにおける微視組織の変形解析

    村松 眞由, 寺田 賢二郎, 川田 達也

    M&M材料力学カンファレンス 2015 "OS1316-242-1"-"OS1316-242-2" 2015年11月21日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

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    In this paper, a model which represents the mechanical behavior is developed for the ferroelastic material, Lanthanum Strontium Cobalt Ferrite (LSCF), which is a ceramic material often used for a cathode of Solid Oxide Fuel Cell (SOFC). Nonelestic deformation analysis is performed to express the mechanical property of LSCF. At the same time phase transformation of ferroelasticity is analyzed by the use of phase-field model based on micro elastic theory. In the proposed ferroelasticity model, the information of deformation, which is calculated by the mechanical simulation, is introduced to the elastic energy term of phase-field equation. The mechanical properties change in accordance with the phase transformation. By coupling the deformation and phase transformation, the mechanical behavior of ferroelasticity is analyzed. On the basis of the developed model, a simple simulation is conducted.

  75. 結晶塑性モデルによるDP鋼の成形限界特性評価 (特集 材料科学におけるシミュレーション技術の活用)

    寺田 賢二郎, 村松 眞由

    金属 85 (11) 908-914 2015年11月

    出版者・発行元:アグネ技術センター

    ISSN:0368-6337

  76. 275 熱可塑性樹脂の有限ひずみ非弾性構成モデルと熱伝導との連成解析

    松原 成志朗, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2015 (28) "275-1"-"275-3" 2015年10月10日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

    詳細を見る 詳細を閉じる

    熱可塑性樹脂製構造物の温度依存性を考慮した強度評価を行うために,超弾性・粘弾性・粘塑性・損傷複合材料構成則によって材料挙動をモデリングし,非弾性散逸による自己発熱現象を考慮した熱伝導解析を連成させる.

  77. 251 有限要素法を用いた陶磁器の乾燥変形予測

    齊藤 俊幸, 進 博人, 勝田 泰広, 梅田 学, 生出 佳, 三原 康子, 寺田 賢二郎, 松原 成志朗

    計算力学講演会講演論文集 2015 (28) "251-1"-"251-2" 2015年10月10日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

    詳細を見る 詳細を閉じる

    収縮ひずみ,クリープひずみ,弾性ひずみの材料特性を同定し,これを用い汎用シミュレーションソフトによる大型陶磁器の乾燥変形予測を行い,実測との誤差0.5%以内の精度で予測することができた.

  78. 相変態を考慮した結晶塑性FEシミュレーションによる局所応力評価

    堤成一郎, FINCATO Riccardo, 寺田賢二郎

    材料とプロセス(CD-ROM) 28 (2) ROMBUNNO.201 2015年9月1日

    ISSN:1882-8922

  79. 地震荷重を受ける鋼製橋脚のき裂進展評価

    番場良平, 新宅勇一, 村松眞由, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 20 ROMBUNNO.A-1-2 2015年6月8日

    ISSN:1342-145X

  80. 有限被覆法による自動き裂進展解析

    新宅勇一, 新宅勇一, 村松眞由, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎, 堤成一郎, 車谷麻緒

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 20 ROMBUNNO.B-8-3 2015年6月8日

    ISSN:1342-145X

  81. 埋込型結合力モデルを導入した損傷構成則

    新宅勇一, 新宅勇一, 村松眞由, 高瀬慎介, 森口周二, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 20 ROMBUNNO.D-4-2 2015年6月8日

    ISSN:1342-145X

  82. 幾何学的非線形性を考慮した準脆性材料の損傷解析

    阿部 俊逸, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 20 4p 2015年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  83. 安定化有限要素法を用いた土砂流動解析手法の構築

    高瀬 慎介, 森口 周二, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 20 4p 2015年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  84. 複合板の断面最適設計

    西 紳之介, 寺田 賢二郎, 加藤 準治

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 20 4p 2015年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  85. 防潮林による津波減衰効果を評価するためのマルチスケール数値実験

    野村 怜佳, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 20 4p 2015年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  86. 個別要素法による砕石落下実験の再現解析

    森口 周二, 橘 一光, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 20 5p 2015年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  87. 均質化法による互層岩盤の変形特性のモデル化検討

    京谷 孝史, 寺田 賢二郎

    財団法人建設工学研究振興会年報 50 3-10 2015年4月1日

    出版者・発行元:東北大学

    ISSN:0288-9994

  88. 残留オーステナイトのTRIP効果が局所応力分布に与える影響に関する結晶塑性FE解析

    堤成一郎, FINCATO Riccardo, 寺田賢二郎

    溶接学会全国大会講演概要 (96) 124-125 2015年3月20日

  89. マルチスケール解析による非均質岩盤の力学特性評価

    加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    岩盤力学に関するシンポジウム講演論文集 43 244-247 2015年1月8日

    出版者・発行元:[土木学会岩盤力学委員会]

    ISSN:1880-7623

  90. 結晶塑性FE解析による残留オーステナイト加工誘起マルテンサイト変態挙動の考察

    堤 成一郎, Fincato Riccardo, 寺田 賢二郎

    溶接学会全国大会講演概要 2015 (0) 124-125 2015年

    出版者・発行元:一般社団法人 溶接学会

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    本研究では、熱力学モデルを基に、有限変形理論の枠組みで定式化された単結晶の結晶塑性モデルに考慮するマルテンサイト変態モデルを応力誘起変態に特化した形に修正し、精度の高い三次元変形解析を可能にすることを目的とする。また、単調載荷条件下の変形解析を行い、マルテンサイト変態が材料の応力ひずみ曲線や局所的な応力状態に与える影響を明らかにする。

  91. A study on a shape effect in rockfall simulation using DEM

    S. Moriguchi, I. Tachibana, K. Terada, S. Takase, T. Kyoya, J. Kato, S. Sawada, A. Yashima

    Geomechanics from Micro to Macro, Vols I and II 1 213-218 2015年

    出版者・発行元:CRC PRESS-TAYLOR & FRANCIS GROUP

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    The effect of a shape accuracy is investigated in rockfall simulation using DEM. A simple model test of rockfall were carried out. Because rockfall behaves non-linearly, enough number of trials was considered in the model test, and distributions of running distance and elevation angle are obtained from the experimental results. Then DEM simulations were carried out to reproduce the model test. In the simulation, some kinds of rockfall models with different shape accuracy were used. By comparing the experimental results and simulated results, a relation between the shape accuracy and the modeling error was discussed. Based on the obtained results, it was found that there is a possibility to define criteria of shape accuracy for allowable modeling error quantitatively.

  92. 固体酸化物燃料電池の起動停止を想定した多孔質電極の電気化学・変形連成解析

    村松 眞由, 高橋 健, 高瀬 慎介, 川田 達也, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2014 (27) 418-419 2014年11月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  93. フェーズフィールド法によるマルチスケールトポロジー最適化手法の提案

    加藤 準治, 加茂 純宜, 高木 知弘, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算力学講演会講演論文集 2014 (27) 587-588 2014年11月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  94. 塑性変形に伴う損傷を考慮した結合力モデルの提案

    新宅勇一, 村松眞由, 堤成一郎, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 加藤準治, 森口周二, 高瀬慎介

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM) 27th (0) ROMBUNNO.1913-496 2014年11月21日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  95. 多結晶体内の水素拡散および水素脆化き裂進展連成解析

    新宅勇一, 村松眞由, 堤成一郎, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 加藤準治, 森口周二, 高瀬慎介

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM) 27th (0) ROMBUNNO.2020-542 2014年11月21日

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  96. マイクロポーラ弾性体を対象としたマルチスケール解析 招待有り

    佐藤綾美, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 寺田賢二郎

    2014年度年次大会,日本機械学会, 東京,日本,J0110201 2014年9月

  97. 残留オーステナイトの加工誘起マルテンサイト変態に関する結晶塑性FE解析

    堤成一郎, FINCATO Riccardo, 寺田賢二郎, 石田智広

    溶接学会全国大会講演概要 2014 (95) 332-333 2014年8月15日

    出版者・発行元:一般社団法人 溶接学会

    DOI: 10.14920/jwstaikai.2014f.0_332  

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    TRIP効果を積極活用することにより、破壊や疲労き裂の発生時期や進展速度などが変化することが確認されている。本研究では、マルテンサイト変態を考慮した単結晶の構成モデルを有限変形理論の枠組みで定式化し、それを実装した三次元有限要素ツールにより変形解析を行うことで、破壊起点に対する組織因子の影響をミクロの視点から調査することを目的とする。

  98. 安定化有限要素法を用いた津波遡上の2D‐3Dハイブリッド計算

    高瀬慎介, 加藤準治, 森口周二, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 野島和也, 桜庭雅明, 車谷麻緒, 浅井光輝, 樫山和男

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 19 ROMBUNNO.G-7-6 2014年6月11日

    ISSN:1342-145X

  99. 化学的作用を考慮した多結晶体内のき裂進展解析

    新宅勇一, 寺田賢二郎, 加藤準治, 京谷孝史, 森口周二, 高瀬慎介, 堤成一郎

    計算工学講演会論文集(CD-ROM) 19 ROMBUNNO.D-6-4 2014年6月11日

    ISSN:1342-145X

  100. 弾塑性複合材料のトポロジー最適化および解析的感度の精度検証

    干場 大也, 加藤 準治, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 19 6p 2014年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  101. 繊維長分布を考慮した射出成形品のマルチスケール解析

    山本 晃司, 平山 紀夫, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 19 4p 2014年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  102. 球要素DEMを用いた落石挙動予測におけるモデル化誤差

    森口 周二, 橘 一光, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 19 6p 2014年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  103. マイクロポーラ弾性体を対象とした均質化法 招待有り

    佐藤綾美, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 寺田賢二郎

    第19回計算工学講演会,日本計算工学会, 広島,日本,No.G-3-4 2014年6月

  104. 残留オーステナイトのTRIP効果が局所応力に与える影響に関する結晶FE解析

    堤成一郎, FINCATO Riccardo, 寺田賢二郎, 石田智広

    溶接学会全国大会講演概要 2014 (94) 228-229 2014年3月20日

    出版者・発行元:一般社団法人 溶接学会

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    残留オーステナイトなどを含む鉄鋼材料の強度-延性バランスは、加工誘起マルテンサイト変態(TRIP)効果により変化する。本研究では、マルテンサイト変態を考慮した結晶モデルを導入した有限要素解析を行い、局所的な応力分布に対するTRIPの影響について考察を行う。

  105. 2912 ON CONVERGENCE RATE OF CUTTING-PLANE ALGORITHM IN NUMERICALANALYSES OF A CYCLIC PLASTICITY MODEL

    Fincato Riccardo, Tsutsumi Senchiro, Terada Kenjiro

    計算力学講演会講演論文集 2013 (26) "2912-1"-"2912-3" 2013年11月2日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

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    The recourse to numerical techniques in plasticity has become a crucial point to speed up computational time The nonlinear behavior of material forces the use of a small step size in order to keep the accuracy of the solution and the stability of the algorithm Return Mapping technique [1], here adapted to the Subloading Surface model [2], guarantees a quadratic convergence rate on the correct solution even in a large step analysis, justifying its use especially where a large number of iterations is required (cyclic plasticity problems, etc) and reducing the computing effort

  106. 2514 多孔質電極の焼結・電気化学・変形の連成マルチスケール解析手法

    寺田 賢二郎, 高瀬 慎介, 高橋 健, 渡辺 智, 川田 達也

    計算力学講演会講演論文集 2013 (26) "2514-1"-"2514-2" 2013年11月2日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

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    The present study addresses a multi-scale analysis method for electro-chemo-mechanical coupling behavior involving sintering of porous micro structure Physical problems to be considered are the time evolutions of (a) sintering of porous micro structure, (b) electro-chemical potentials, (c) in addition to (c) inelastic deformation processes with thermal and reductive expansions The corresponding macro-scale models are derived based on the homogenization method considering the time evolutions of sintering The numerical examples show how the sintering of microstructure effects performance degradation of anode-supported flat-tube cell

  107. 1903 マルチスケールトポロジー最適化を用いた材料設計

    加藤 準治, 谷地 大舜, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算力学講演会講演論文集 2013 (26) "1903-1"-"1903-2" 2013年11月2日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  108. 多結晶塑性挙動を考慮したマルチ・スケールき裂進展解析

    新宅勇一, 寺田賢二郎, 堤成一郎, 菊池正紀

    日本機械学会計算力学講演会論文集(CD-ROM) 26th ROMBUNNO.2304 2013年11月1日

  109. 高性能要素による大変形マルチスケール問題の数値安定性向上

    グナワン アリーフ, 山本 晃司, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 18 4p 2013年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  110. 多孔質電極の焼結・電気化学・変形のマルチスケールシミュレーション

    高橋 健, 高瀬 慎介, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 18 4p 2013年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  111. 材料非線形性を考慮した複合材料のトポロジー最適化

    石井 慶一郎, 加藤 準治, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 18 4p 2013年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  112. 有限被覆法を用いた物体周りの流体力計算

    高瀬 慎介, 樫山 和男, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 18 4p 2013年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  113. 重合メッシュ法を用いた複合材料におけるき裂進展解析

    新宅 勇一, 寺田 賢二郎, 菊池 正紀

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 18 4p 2013年6月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  114. OS0317 六方晶金属の変形双晶モデルの構築とその結晶塑性シミュレーションへの適用

    石田 智広, 渋谷 慎兵, 加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 安藤 大輔, 小池 淳一

    M&M材料力学カンファレンス 2012 "OS0317-1"-"OS0317-3" 2012年9月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

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    A thermodynamics-based constitutive model, which accounts for both crystallographic slip and deformation twinning, is developed for a single crystal of hcp metals within the framework of finite crystal plasticity. While the volume fractions of stress-free twin deformations are introduced as internal variables, the free-energy involves the bulk energy of separate phases and the surface energy at twin interfaces, which are introduced as functions of the internal variables, in addition to the standard hardening-related energy in crystal plasticity framework. After the formulation is described in detail, a series of numerical examples is presented to verify the performance of the proposed model in predicting the deformation twinning, the successive deformation process and the twinning-induced stress responses. The results are studied with reference to the theoretical consequences and the experimental results reported in the literature.

  115. OS0316 Mg合金の局所変形量と変形双晶の関係

    安藤 大輔, 須藤 祐司, 小池 淳一, 石田 智広, 渋谷 慎平, 加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    M&M材料力学カンファレンス 2012 "OS0316-1"-"OS0316-3" 2012年9月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

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    In this study, the origin of amounts of localized strain in basal textured Magnesium alloy sheets was investigated. First, grid patterns were drawn on a top surface of sample by Focus Ion Beam system. And then, a distribution of crystal orientation from same area was observed by SEM/EBSD. From these methods, the relationship between the localized strain and crystal orientation was revealed. In generally, the amounts of strains are dependent on the crystal orientation, which means the facility of slip deformation. However, my results show that localized strain is dependent on the existence or absence of twins and twin types, and but not on the Schmid factor of basal slip. And I suggest that {1012} type has the roll of strain accommodation to satisfy the strain compatibility with neighbor grain in primary deformation stage and continue to cancel the strain of slip during deformation. So the grain with {10-12} type slightly deformed. On the other hand, {10-11} type has the roll of accommodation strain component to conform to externally applied stress. But {10-11} twin easily generate double twin. And the grain with double twin localized severely deformed and formed surface steps or cracks.

  116. 多孔質吸音材のマルチスケール解析による吸音率の予測(<小特集>音響管による垂直入射吸音率測定) 査読有り

    山本 崇史, 寺田 賢二郎, 西脇 眞二

    日本音響学会誌 68 (9) 480-485 2012年9月1日

    出版者・発行元:一般社団法人日本音響学会

    DOI: 10.20697/jasj.68.9_480  

    ISSN:0369-4232

  117. 分離型マルチスケール解析法によるミクロ構造トポロジー最適化の提案

    加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 17 4p 2012年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  118. 異方性弾塑性・クリープ・損傷複合モデルの構築とそのパラメータ同定

    荒川 裕介, 寺田 賢二郎, 上野 雄太

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 17 4p 2012年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  119. トンネル覆工の健全度評価に対する粒子フィルタの適用

    天谷 敦規, 加藤 準治, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 17 4p 2012年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  120. 計算工学の動向(後編) : 産と学の間の壁を乗り越えるための新たな取り組み

    樫山 和男, 奥田 洋司, 寺田 賢二郎, 秋田 剛, 梅津 康義, 中村 均, 宮地 英生, 高橋 昭如, 平林 智子, 波田野 明日可, 渡邉 浩志

    計算工学 17 (1) 2700-2709 2012年1月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1341-7622

  121. Estimation of macroscopic material properties using sintering simulation of porous microstructure affected by mechanical effects

    Takashi Sasagawa, Ken Takahashi, Kenjiro Terada, Tatsuya Kawada

    Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 2012 4 2012年1月1日

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    The present study addresses a numerical method for estimating macroscopic material properties by predicting the time variation of a three-phase porous microstructure, composed of Nickel (Ni) and Gadolinium doped ceria (GDC), due to sintering. The phase-field method (PFM) is applied for simulating the sintering process and the effect of creep deformation of the constituent materials is taken into account by introducing the strain energy to the PF free energy functional. The numerical results show that the temporal changes by sintering of the microstructure decrease the total length of triple phase boundaries and that the strain energy deteriorates the wettability between Ni and GDC more than a little. Copyright © 2012 by the Japan Society for Computational Engineering and Science.

  122. 計算工学の動向(前編) : 産と学の間の壁を乗り越えるためには何が必要か

    樫山 和男, 寺田 賢二郎, 梅津 康義, 宮地 英生, 高橋 昭如, 波田野 明日可, 渡邉 浩志, 奥田 洋司, 秋田 剛, 中村 均, 平林 智子

    計算工学 16 (4) 2651-2661 2011年10月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1341-7622

  123. 損傷モデルを考慮した繊維複合材料のエネルギー吸収性能最大化

    加藤 準治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 16 4p 2011年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  124. 異方性粘弾性構成則の汎用CAEツールへの組み込み

    山本 晃司, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 16 4p 2011年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  125. 多孔質微細構造の焼結による経時変化とクリープ変形を考慮したマクロ物性予測

    笹川 崇, 高橋 健, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 16 4p 2011年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

  126. 有限被覆法を用いたレベルセット法に基づく設計依存荷重問題に対するトポロジー最適化 招待有り

    真鍋匡利, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 車谷麻緒, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集Vol.16,日本計算工学会, 柏,日本,No.D-7-3 2011年5月

  127. 106 レベルセット法による形状表現に基づく有限被覆法を用いたコンプライアントメカニズムのトポロジー最適化

    真鍋 匡利, 山田 崇恭, 泉井 一浩, 西脇 眞二, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    最適化シンポジウム講演論文集 2010 (9) "106-1"-"106-4" 2010年12月9日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

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    In this paper, first, a topology optimization problem is formulated based on the level set method and a method for regularizing the optimization problem by the Tikhonov regularization method is explained. The reaction-diffusion equation that updates the level set function is then derived and an optimization algorithm, which uses the finite element method to solve the equilibrium equations and the reaction-diffusion equation when updating the level set function, is constructed. Next, the implementation of combining the level set-based topology optimization and the finite cover method is explained. Finally, a numerical examples is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method of topology optimization for compliant mechanisms.

  128. A Homogenization-Based Prediction Method of Macroscopic Yield Strength of Polycrystalline Metals Subjected to Cold-Working

    Kenjiro Terada, Ikumu Watanabe, Masayoshi Akiyama, Shigemitsu Kimura, Kouichi Kuroda

    Advanced Computational Materials Modeling: From Classical to Multiâ-Scale Techniques 379-412 2010年11月8日

    出版者・発行元:Wiley-VCH

    DOI: 10.1002/9783527632312.ch10  

  129. 2102 レベルセット法による形状表現に基づく有限被覆法を用いたトポロジー最適設計(OS7-1 設計と最適化I〜形状・形態設計〜,OS7 設計と最適化)

    真鍋 匡利, 山田 崇恭, 泉井 一浩, 西脇 眞二, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    設計工学・システム部門講演会講演論文集 2010 (20) "2102-1"-"2102-3" 2010年10月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-0286

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    In this paper, first, a topology optimization problem is formulated based on the level set method and a method for regularizing the optimization problem by the Tikhonov regularization method is explained. The reaction-diffusion equation that updates the level set function is then derived and an optimization algorithm, which uses the finite element method to solve the equilibrium equations and the reaction-diffusion equation when updating the level set function, is constructed. Next, the implementation of combining the level set-based topology optimization and the finite cover method is explained. Finally, a numerical examples is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method of topology optimization for minimum mean compliance problems.

  130. 3101 均質化法による多孔質吸音材の微視構造の設計(OS7-4 設計と最適化IV〜伝熱・廃熱設計1〜,OS7 設計と最適化)

    山本 崇史, 丸山 新一, 寺田 賢二郎, 泉井 一浩, 西脇 眞二

    設計工学・システム部門講演会講演論文集 2010 (20) "3101-1"-"3101-6" 2010年10月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-0286

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    In this paper we propose a model for sound-absorbing poroelastic materials using the homogenization method, based on the asymptotic approach. The proposed model is consistent with microscopic structure and yields a macroscopic governing equation with properties predicted directly from microscopic geometry. In this model, four properties for the solid phase and two properties for the fluid phase are calculated by averaging characteristic functions of the periodic microscale model. These properties are then substituted into the macroscopic governing equations to evaluate performance such as the sound absorption coefficient for normal incidence. We show how the actual size of the microscale affects the sound absorption coefficient, using a three-dimensional microstructure model.

  131. 029 レベルセット法による形状表現に基づく有限被覆法を用いた線形弾性体のトポロジー最適化(GS4-2 一般セッション)

    真鍋 匡利, 山田 崇恭, 泉井 一浩, 西脇 眞二, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    M&M材料力学カンファレンス 2010 566-568 2010年10月9日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

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    In this paper, first, a topology optimization problem is fomiulated based on the level set method and a method for regularizing the optimization problem by the Tikhonov regularization method is explained. The reaction-diffusion equation that updates the level set function is then derived and an optimization algorithm, which uses the finite element method to solve the equilibrium equations and the reaction-diffusion equation when updating the level set function, is constructed. Next, the implementation of combining the level set-based topology optimization and the finite cover method is explained. Finally, a numerical examples is provided to demonstrate the effectiveness of the proposed method of topology optimization for minimum mean compliance problem of linear elastic materials.

  132. レベルセット法による形状表現に基づく有限被覆法を用いた構造形態の創生 招待有り

    真鍋匡利, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 車谷麻緒, 寺田賢二郎

    コロキウム構造形態の解析と創生2010,日本建築学会, 東京,日本 17-22 2010年10月

  133. 815 レベルセット法による形状表現に基づく有限被覆法を用いた剛性最大化問題に対するトポロジー最適化(OS8. 計算力学と最適化(4),オーガナイズドセッション講演)

    真鍋 匡利, 山田 崇恭, 泉井 一浩, 西脇 眞二, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2010 (23) 391-392 2010年9月23日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  134. カルサイト双晶応力計の従来の問題点と人工カルサイトによる力学試験

    坂口有人, 阪口秀, 西浦泰介, 柳澤和道, 久田真, 皆川浩, 寺田賢二郎, 京谷孝史

    日本地質学会学術大会講演要旨 117th 101 2010年9月15日

    DOI: 10.14863/geosocabst.2010.0.196.0  

    ISSN:1348-3935

  135. J1202-1-2 レベルセット法に基づくトポロジー最適化における有限被覆法の適用([J1202-1]解析・設計の高度化・最適化I)

    真鍋 匡利, 山田 崇恭, 泉井 一浩, 西脇 眞二, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    年次大会講演論文集 : JSME annual meeting 2010 (7) 295-296 2010年9月4日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmemecjo.2010.7.0_295  

  136. 803 微視的熱伝達を考慮した多孔質体の熱・固体変形のマルチスケール解析(OS9-(1)オーガナイズドセッション《複合材料の変形と破壊およびマルチスケール計算技術》)

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    茨城講演会講演論文集 : Ibaraki district conference 2010 (18) 215-216 2010年8月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

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    This paper presents a multi-scale analysis method for thermo-elastic coupled problems of porous media based on the homogenization method, which accounts for the effects of the size of periodic microstructures or unit cells. The size/scale effect under consideration is supposed to be caused by the amount of microscopic heat transfer. The macroscopic heat conduction phenomena are simulated with variously-sized unit cell models to demonstrate the potential of the proposed method in comparison with the corresponding single-scale direct analyses.

  137. CAEと計算工学のマッチング

    寺田 賢二郎

    計算工学 15 (3) 2345-2345 2010年7月31日

    ISSN:1341-7622

  138. マルチスケール解析による複合地盤のミクロ-マクロ非連成解法

    石川 明, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 15 (2) 945-948 2010年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  139. 有限被覆法を用いた構造流体連成解析

    高瀬 慎介, 中村 正人, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 15 (2) 807-810 2010年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  140. 異方性弾塑性の材料定数同定手法

    山本 晃司, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 15 (2) 813-816 2010年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  141. 材料の微視的酸化還元反応に伴う巨視的膨張収縮現象の数値シミュレーション

    犬飼 壮典, 寺田 賢二郎, 高瀬 慎介

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 15 (2) 997-1000 2010年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  142. 樹脂材料の速度依存型非弾性構成モデルに対するパラメータ同定手法

    荒川 裕介, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    計算工学講演会論文集 = Proceedings of the Conference on Computational Engineering and Science 15 (2) 667-670 2010年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  143. 有限被覆法を用いたレベルセット法に基づくトポロジー最適化 招待有り

    真鍋匡利, 山田崇恭, 泉井一浩, 西脇眞二, 車谷麻緒, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集第15巻第2号,日本計算工学会, 福岡,日本 15 (2) 1089-1092 2010年5月

  144. 17. エンジニア向け理論教育 CAEユニバーシティ力学系講座が目指すもの

    寺田賢二郎, 平山紀夫

    CYBERNET NEWS (131) 22-23 2010年

    出版者・発行元:サイバネットシステム

  145. 非線形CAEの研究動向と材料モデリング

    寺田賢二郎

    Mech D&A News 2010 (1) 1-7 2010年

    出版者・発行元:Mechanical Design & Analysis Co.

  146. 1404 高速引張載荷を受けるコンクリートの動的破壊挙動解析(OS14.衝撃・崩壊問題(1),オーガナイズドセッション)

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 岡澤 重信, 樫山 和男

    計算力学講演会講演論文集 2009 (22) 155-156 2009年10月10日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  147. 超高強度セメントペースト微細構造のひび割れ挙動解析と強度評価

    笹川 崇, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 14 (2) 945-948 2009年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  148. 準脆性材料におけるミクロとマクロの寸法効果

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 14 (2) 973-976 2009年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  149. 結晶塑性モデルによるDP鋼の成形限界特性評価

    倍賞 建士, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 14 (2) 963-966 2009年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  150. 微視的熱伝達を考慮した多孔質体の熱伝導・変形の連成マルチスケール解析

    牛田 貴士, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 14 (2) 977-980 2009年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  151. 繊維強化複合材料の異方性粘弾性挙動の数値材料試験

    濱名 康彰, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    計算工学講演会論文集 14 (2) 1051-1054 2009年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  152. 非線形弾性構成則を用いた複合地盤のマルチスケール解析とその検証

    石川 明, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 14 (1) 445-448 2009年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  153. 数値材料試験による異方性非線形材料特性の算出~ その2:繊維強化プラスチックのマルチスケール解析 ~

    寺田賢二郎, 平山紀夫

    CAEのあるものづくり 11 10-13 2009年

    出版者・発行元:サイバネットシステム

  154. 723 準脆性材料の離散ひび割れ進展解析手法に関する基礎的研究(OS20.破壊力学とき裂の解析・き裂進展シミュレーション(1),オーガナイズドセッション)

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2008 (21) 580-581 2008年11月1日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  155. 有限被覆法を用いたレベルセット法に基づく構造最適化 招待有り

    山田恭崇, 山崎慎太郎, 西脇眞二, 泉井一浩, 吉村允孝, 車谷麻緒, 寺田賢二郎

    第18設計工学・システム部門講演会,日本機械学会, ,京都,日本,No. 3106 2008年10月

  156. マルチスケールモデリングによる多結晶金属のミクロ塑性ひずみの評価

    渡邊育夢, 寺田賢二郎, 堤成一郎

    土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 63rd (Disk 2) ROMBUNNO.CS08-07 2008年8月13日

  157. 有限被覆法による Eulerian 動的大変形固体解析

    寺沢 英之, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 岡澤 重信, 樫山 和男

    計算工学講演会論文集 13 (2) 785-788 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  158. 節点積分を応用したFEMベースひび割れ進展解析手法の開発とその応用

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算工学講演会論文集 13 (1) 273-276 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  159. Cohesive crack モデルを考慮した動的ひび割れ進展解析手法の構築

    岩田 暁, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 岡澤 重信, 樫山 和男

    計算工学講演会論文集 13 (1) 281-284 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  160. 節点積分近似による応力の連続性を利用した固体の非線形解析

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 13 (1) 39-40 2008年5月19日

    ISSN:1342-145X

  161. 電磁場問題に対するマルチスケールCAEシステムの構築

    山本 晃司, 石田 智裕, 平山 紀夫, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 13 (1) 383-386 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  162. 異方性超弾性体に対するマルチスケールCAEシステムの構築

    犬飼 壮典, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    計算工学講演会論文集 13 (1) 379-382 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  163. 3次元主方向で規定した土の非線形弾性構成則を用いた複合地盤のマルチスケール解析

    石川 明, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 13 (1) 353-356 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  164. レベルセット関数を用いた非均質ミクロ構造解析のソリッドモデリング手法とそのマルチスケール解析への適用

    牛田 貴士, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算工学講演会論文集 13 (1) 327-330 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  165. マルチスケール塑性加工解析による鋼材の加工後降伏強度評価手法

    寺田 賢二郎, 名取 美咲, 渡邊 育夢, 木村 繁充, 黒田 浩一, 秋山 雅義

    計算工学講演会論文集 13 (1) 331-334 2008年5月19日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  166. 数値材料試験による異方性非線形材料特性の算出~数値材料試験用入力データの計測手順とデータ解析~

    平山紀夫, 寺田賢二郎

    CAEのあるものづくり 10-12 2008年2月

    出版者・発行元:サイバネットシステム

  167. Numerical material testing for strength evaluation of polycrystalline metals

    Kenjiro Terada, Ikumu Watanabe

    Proceedings of 4th International Conference on Multiscale Materials Modeling, MMM 2008 168-173 2008年1月1日

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    © MMM 2008. All rights reserved. A method of numerical material testing is developed for evaluating the macroscopic yield strength of steel products after cold working process. The method is realized by the micro-macro decoupled analyses based on the crystal plasticity homogenization method. A unit cell for micro-scale analyses, which is composed of several grains, is regarded as a numerical specimen in this method. After validating the method of decoupled nonlinear homogenization, we devise a stepwise procedure for evaluating the yield strength of steel pipes subjected to cold-working. First, we perform a numerical simulation of a Pilger mill rolling process for a steel pipe. Second, the obtained macroscopic deformation history is applied to the unit cell to obtain the numerical specimens after the forming process. Then, numerical material tests are conducted on the specimens to characterize the anisotropy in macroscopic yield strengths and their results are compared with the experimental data.

  168. ボクセル有限要素法による鋼構造物の三次元超音波探傷シミュレーション

    山田真幸

    鋼構造論文集 15 (59) 57-64 2008年

    DOI: 10.11273/jssc1994.15.59_57  

  169. 鉄鋼材料の微視的非均質性と巨視的機械的性質の相互関係-均質化法に基づく数値材料実験-

    寺田賢二郎

    塑性と加工(日本塑性加工学会誌) 39 (564) 13-18 2008年1月

    出版者・発行元:(日本塑性加工学会誌

    DOI: 10.9773/sosei.49.13  

  170. Characterization of macroscopic yield strength of polycrystalline metals by multiscale metal forming analysis

    Kenjiro Terada, Hirohito Tabata, Ikumu Watanabe, Masayoshi Akiyama

    Computational Plasticity - Fundamentals and Applications, COMPLAS IX (PART 1) 350-353 2007年12月1日

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    We introduce a method of numerical material tests to examine the effects of the microscopic deformation histories during metal forming process on the macroscopic yield strength of polycrystalline metals by performing the two-scale metal forming simulations. © CIMNE, 2007.

  171. レベルセット法に基づく構造最適化における有限被覆法の適用 招待有り

    池内駿介, 山崎慎太郎, 西脇眞二, 泉井一浩, 吉村允孝, 車谷麻緒, 寺田賢二郎

    第19回計算力学講演会,日本機械学会, 京都,日本 679-680 2007年11月

  172. 複合材料の数値材料実験のススメ その3 ~数値材料実験の理論と実際:伝熱と浸透流編~

    寺田賢二郎

    強化プラスチックス 53 (6) 277-286 2007年6月

    出版者・発行元:強化プラスチック協会

    ISSN:0452-9685

  173. 亀裂進展モデルを用いたマルチスケール解析法の開発

    石井 建樹, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算工学講演会論文集 12 (2) 519-522 2007年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  174. 節点積分有限要素法による非均質材料・構造物の弾塑性解析

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 12 (1) 283-286 2007年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  175. 節点積分有限要素法の近似性能に関する基礎的検討

    車谷 麻緒, 小島 隆嗣, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 12 (1) 35-38 2007年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  176. 有限被覆法による3次元構造部材のひび割れ進展解析

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 12 (1) 115-118 2007年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  177. マルチスケール解析システム開発への取組み

    石田 智裕, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    計算工学講演会論文集 12 (1) 151-154 2007年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  178. マルチスケール塑性加工解析による多結晶金属材料の降伏挙動評価

    寺田 賢二郎, 田端 大人, 渡邊 育夢

    計算工学講演会論文集 12 (1) 321-324 2007年5月

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  179. 複合材料の数値材料実験のススメ その2 ~数値材料実験の理論と実際:伝熱と浸透流編~

    寺田賢二郎

    強化プラスチックス 53 (5) 246-253 2007年5月

    出版者・発行元:強化プラスチック協会

  180. 複合材料の数値材料実験のススメ その1 ~等価物性と均質化法~

    寺田賢二郎

    強化プラスチックス 53 (4) 205-210 2007年4月

    出版者・発行元:強化プラスチック協会

    ISSN:0452-9685

  181. マルチスケールCAE ~数値材料試験のススメ~

    寺田賢二郎

    CAEのあるものづくり 5 9-11 2006年9月

    出版者・発行元:サイバネットシステム

  182. 座談会 これからの計算工学

    佐々木 直哉, 大島 まり, 寺田 賢二郎, 高橋 昭如, 平林 智子, 野口 裕久, 渡邉 浩志

    計算工学 = Journal of The Japan Society for Computational Engineering and Science (JSCES) 11 (1) 1304-1314 2006年2月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1341-7622

  183. 非連成近似解法による多結晶金属のマルチスケール解析

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎

    理論応用力学講演会 講演論文集 55 (0) 153-153 2006年

    出版者・発行元:日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」

    DOI: 10.11345/japannctam.55.0.153.0  

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    数学的均質化法に基づくミクロ-マクロ連成解析手法はミクロスケールの幾何形状や材料挙動を反映したマクロな構成関係の評価とマクロスケールの変形状態を反映したミクロスケールでの変形メカニズムを同時に考慮することができる.しかし,マクロスケールとミクロスケールの双方の構造モデルを詳細な有限要素メッシュで数値解析は計算コストが膨大となり、実用上の困難を伴う.本研究では,非線形均質化理論から導かれる2変数境界値問題の解をミクロ-マクロ連成解析アルゴリズムに基づく手順に従うことで,各スケールの境界値問題を別々に解きながら近似するミクロ-マクロ非連成近似解法を用いて,多結晶金属のマルチスケール解析を行う.

  184. 機械式レゾネータ設計のためのトポロジー最適化 招待有り

    西脇眞二, 前田泰典, 泉井一浩, 吉村允孝, 松井和巳, 寺田賢二郎

    第55回理論応用力学講演会, ,京都,日本 129-130 2006年1月

    DOI: 10.11345/japannctam.55.0.50.0  

  185. 1005 多孔質体に対する熱伝導問題の均質化法(OS-10B マクロ・メゾ・マイクロ・ナノスケールを繋げるマルチスケール計算力学,OS-10 マクロ・メゾ・マイクロ・ナノスケールを繋げるマルチスケール計算力学)

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2005 (18) 357-358 2005年11月17日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  186. 906 有限被覆法における不連続Galerkin近似の適用(OS-9B,OS-9 メッシュフリー/粒子法)

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2005 (18) 375-376 2005年11月17日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  187. 1217 Phase-field法と均質化法による炭素鋼の組織形成と強度評価(OS-12E 材料の組織・強度に関するマルチスケールアナリシス(均質化法),OS-12 材料の組織・強度に関するマルチスケールアナリシス)

    松井 和己, 小山 敏幸, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2005 (18) 279-280 2005年11月17日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  188. 均質化法とその工学的応用 -ミクロとマクロのCAEツールとして-

    寺田賢二郎

    日本機械学会誌 108 (1043) 802-804 2005年10月5日

    出版者・発行元:日本計算工学会

  189. 414 岩質材料に対するき裂進展解析法の開発(最新の岩石力学のトピックスI, 最新の岩石力学のトピックス)

    石井 建樹, 京谷 孝史, 寺田 賢二郎, 岸野 佑次

    学術講演会講演論文集 54 125-126 2005年

    出版者・発行元:日本材料学会

  190. 均質化法によるマルチスケールモデリングにおける結晶粒径効果のモデル化に関する一考察

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義

    理論応用力学講演会 講演論文集 54 (0) 132-132 2005年

    出版者・発行元:日本学術会議 「機械工学委員会・土木工学・建築学委員会合同IUTAM分科会」

    DOI: 10.11345/japannctam.54.0.132.0  

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    多結晶金属の機械特性に結晶粒径は大きな影響を与える。著者らは均質化法により多結晶金属のマルチスケールモデリングを行っているが、均質化法は定式化上、ミクロスケールにスケール(長さ)が存在しない。そこで、既存の結晶塑性論の研究を基に均質化法による多結晶金属のマルチスケールモデリングにおけるスケール効果のモデル化に関して検討を行う。

  191. W01-(2) 均質化法に基づく多結晶塑性モデリング : マクロ変形強度特性に対する加工履歴の影響評価の試み(マルチスケール多結晶塑性モデリングの考え方,ワークショップ)

    寺田 賢二郎, 渡邊 育夢, 田端 大人, 秋山 雅義

    年次大会講演資料集 2005 (0) 257-258 2005年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmemecjsm.2005.8.0_257  

  192. 1216 使用環境を考慮した非線形均質化法による非均質材料のマクロ物性予測(キーノート講演,OS-12E 材料の組織・強度に関するマルチスケールアナリシス(均質化法),OS-12 材料の組織・強度に関するマルチスケールアナリシス)

    寺田 賢二郎, 渡邊 育夢, 車谷 麻緒

    計算力学講演会講演論文集 2005 (0) 277-278 2005年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2005.18.277  

    ISSN:1348-026X

  193. Voxel有限要素法を用いた超音波伝播シミュレーション

    平元邦幸, 生出 佳, 山田真幸, 寺田賢二郎

    第54回理論応用力学講演会講演論文集(NCTAM2005) 87-88 2005年

    DOI: 10.11345/japannctam.54.0.32.0  

  194. ボクセル有限要素法による鋼構造物の超音波シミュレーション

    山田真幸, 平元邦幸, 生出 佳, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 2 2005年

  195. CAMD法による幾何学的非線形性を考慮したトポロジー最適化(OS14f 計算力学と最適化)

    松井 和己, 寺田 賢二郎, 西脇 眞二

    計算力学講演会講演論文集 2004 (17) 413-414 2004年11月17日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  196. 機械式レゾネーターの構造最適化(OS14f 計算力学と最適化)

    前田 泰典, 西脇 眞二, 泉井 一浩, 吉村 允孝, 松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2004 (17) 411-412 2004年11月17日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

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    This paper proposes a structural topology optimization method for obtaining mechanical resonators incorporating desired dynamic characteristics. First a new type of homogenization design method is introduced, in which the continuous material distributions are assumed using a continuous interpolation function at each node, in order to overcome numerical instabilities. Next, three design requirements to implement specific dynamic characteristics in the mechanical structures are clarified, namely eigen-frequency matching, eigen-mode control, and stiffness, and the corresponding objective functions are formulated. An optimization algorithm is developed using Sequential Linear Programming (SLP). Finally, several examples are provided in order to confirm the usefulness of the generated optimal designs for mechanical resonators.

  197. 有限被覆法による熱・固体変形のマルチスケール解析(OS8a メッシュフリー/粒子法)

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2004 (17) 315-316 2004年11月17日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  198. A CAMD method for Topology Optimization in Finite Deformation Problems 招待有り

    Matsui, K, Terada, K, Nishiwaki, S

    International Workshops on Advances in Computational Mechanics, Tokyo, Japan 108 2004年10月

  199. 動的機能をもつ機械構造物のトポロジー最適化 招待有り

    前田泰典, 泉井一浩, 西脇眞二, 吉村允孝, 松井和己, 寺田賢二郎

    日本機械学会年次大会 Vol.7, 北海道,日本 221-222 2004年9月

  200. マルチスケール解析

    寺田賢二郎

    日本機械学会誌 107 (1029) 592-592 2004年8月5日

    出版者・発行元:日本機械学会

  201. 有限被覆法における一般化要素の近似性能に関する基礎的研究

    車谷 麻緒, 寺田 賢二郎

    日本計算工学会論文集 = Transactions of the Japan Society for Computational Engineering and Science 6 127-136 2004年5月20日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1344-9443

  202. 位相最適化手法の調査

    寺田 賢二郎

    財団法人建設工学研究振興会年報 39 73-80 2004年4月1日

    出版者・発行元:東北大学

    ISSN:0288-9994

  203. 地盤解析におけるFEM誤差評価及び精度向上に係わる研究

    寺田 賢二郎, 山田 真幸

    財団法人建設工学研究振興会年報 39 68-72 2004年4月1日

    出版者・発行元:東北大学

    ISSN:0288-9994

  204. 土木構造物の非破壊診断技術ノ確立評価業務

    山田 真幸, 寺田 賢二郎

    財団法人建設工学研究振興会年報 39 81-88 2004年4月1日

    出版者・発行元:東北大学

    ISSN:0288-9994

  205. 均質化法に基づく非線形マルチスケール解析--現状と課題

    寺田 賢二郎, 渡邊 育夢

    計算数理工学レビュー 2004 (1) 1-22 2004年3月

    出版者・発行元:日本計算数理工学会

    ISSN:1348-7353

  206. 結晶塑性理論に基づく数値解析の可能性の限界 : ミクロ構造特性が与えるマクロ材料特性

    寺田 賢二郎, 渡邊 育夢, 秋山 雅義

    材料とプロセス : 日本鉄鋼協会講演論文集 = Current advances in materials and processes : report of the ISIJ meeting 17 (3) 404-407 2004年3月1日

    ISSN:0914-6628

  207. 有限被覆法による非均質材料の非線形解析

    寺田賢二郎, 車谷麻緒, 石井建樹, 浅井光輝

    理論応用力学講演会講演論文集 53rd 485-486 2004年1月27日

    DOI: 10.11345/japannctam.53.0.145.0  

  208. 均質化法による多結晶金属の結晶粒形状の影響評価(OS11g 材料の組織・強度に関するマルチスケールアナリシス)

    渡邉 育夢, 丸山 敦志, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義

    計算力学講演会講演論文集 2004 (0) 707-708 2004年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2004.17.707  

    ISSN:1348-026X

  209. 942 連続的材料分布の節点補間によるトポロジー最適化手法

    松井 和己, 寺田 賢二郎, 西脇 眞二, 石井 惠三

    計算力学講演会講演論文集 2003 (16) 887-888 2003年11月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  210. 939 荷重入力位置の変位と出力変位の比を考慮したコンプライアントメカニズムのトポロジー最適設計法

    細山 亮, 西脇 眞二, 泉井 一浩, 吉村 允孝, 松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2003 (16) 881-882 2003年11月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  211. 941 振動特性を設計目標とする機能構造物のトポロジー最適化

    前田 泰典, 西脇 眞二, 泉井 一浩, 吉村 允孝, 松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2003 (16) 885-886 2003年11月22日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  212. 有限要素法の一般化と有限被覆法

    寺田 賢二郎

    計算工学 8 (4) 783-787 2003年10月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1341-7622

  213. 有限要素法の一般化と有限被覆法

    寺田賢二郎

    計算工学 8 (4) 5-9 2003年10月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

  214. 機械式レゾネーターの最適設計(材料分布の連続性を考慮したトポロジー最適化を用いた場合) 招待有り

    前田泰典, 泉井一浩, 西脇眞二, 吉村允孝, 松井和己, 寺田賢二郎

    第13回設計工学・システム部門講演会,日本機械学会, 金沢,日本 343-346 2003年10月

  215. ミクロからマクロを予測する

    寺田賢二郎

    土木学会誌 88 (8) 23-24 2003年8月15日

    出版者・発行元:土木学会

  216. せん断帯分岐と不連続変形による供試体のひずみ局所化の有限変形解析

    山川優樹, 池田清宏, 寺田賢二郎, 堤成一郎, 鳥居邦夫

    地盤工学研究発表会発表講演集 38th (0) 1139-1140 2003年6月6日

    出版者・発行元:公益社団法人 地盤工学会

    DOI: 10.11512/jiban.JGS38.0.1139.0  

    ISSN:1342-2863

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    せん断帯分岐に起因する供試体のひずみ局所化の有限変形解析を行った.不連続変形の運動学とせん断帯分岐条件について述べ,有限変形境界値問題と有限要素法の定式化を行った.不連続場を拡張自由度として導入する手法を用いて,せん断帯の進展を運動学的に考慮に入れた.一様変形場におけるせん断帯の発生条件を調べ,有限変形では関連流れ則に従うひずみ硬化材料でもせん断帯が発生しうることを確認した.また,供試体のせん断帯進展解析を行った.不連続変位場を導入した有限要素法による解析結果と,ひずみ軟化型モデルを用いた一般的な有限要素法による結果との比較を行い,局所化解析における分岐と不連続場の運動学的考慮の重要性を示した.

  217. 有限被覆法による不連続面進展解析

    浅井光輝, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 8 (1) 97-100 2003年5月19日

    ISSN:1342-145X

  218. 界面要素を用いた有限被覆法とその弾塑性問題への適用

    車谷麻緒, 浅井光輝, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 8 (1) 101-104 2003年5月19日

    ISSN:1342-145X

  219. 非均質脆性材料に対するマルチスケール解析法

    浅井光輝, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 8 (1) 239-242 2003年5月19日

    ISSN:1342-145X

  220. 固定メッシュを用いた有限被覆法による大変形解析

    石橋慶輝, 寺田賢二郎, 浅井光輝

    計算工学講演会論文集 8 (2) 585-588 2003年5月19日

    ISSN:1342-145X

  221. 非局所型ボクセル有限要素法の開発とその破壊挙動解析への適用

    山岸道弘, 浅井光輝, 寺田賢二郎

    計算工学講演会論文集 8 (1) 109-112 2003年5月19日

    ISSN:1342-145X

  222. 非均質な脆性材料に対するミクロ‐マクロ連成解析法の開発

    浅井光輝, 寺田賢二郎

    理論応用力学講演会講演論文集 52nd 487-488 2003年1月27日

  223. 統合地震シミュレータのプロトタイプ開発に関する基礎研究

    寺田賢二郎, 市村強, 堀宗朗, 山川貴弘

    土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 58th (Disk 1) 2003年

  224. 震災情報高度化を目指した統合震災シミュレーター開発のための基礎研究

    市村強, 寺田賢二郎, 堀宗朗, 山川貴弘

    構造物の安全性および信頼性 5 2003年

  225. 高分解能強震動情報とGIS・CADデータを用いた震災評価システムのプロトタイプ

    市村強, 山川貴弘, 寺田賢二郎, 堀宗朗

    計算工学講演会論文集 8 (2) 2003年

    ISSN:1342-145X

  226. 707 均質化法に基づくマルチスケールモデリングによる多結晶金属の解析

    渡邊 育夢, 寺田 賢二郎, 松井 和己, 秋山 雅義, 根石 豊

    計算力学講演会講演論文集 2003 (0) 605-606 2003年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2003.16.605  

    ISSN:1348-026X

  227. Global-local analysis with interface element using voxel model for local heterogeneous structures

    Takeshi Ishii, Kenjiro Terada, Takeshi Kyoya, Michihiro Yamagishi, Yuji Kishino

    J. Appl. Mech., JSCE 6 141-150 2003年

  228. 第 1 部 (25) マクロ構成則を用いないマルチスケールシミュレーション

    寺田 賢二郎, 浅井 光輝, 松井 和己

    材料力学部門春のシンポジウム講演論文集 2003 117-120 2003年

    出版者・発行元:日本機械学会

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    We present the micro-macro coupling analysis method that does not necessitates the macroscale constitutive relations. The method has been applied to various kinds of heterogeneous materials and known as the multi-scale finite element methods based on the mathematical homogenization theory. We here apply the method to heterogeneous elastic-plastic composites and brittle heterogeneous ceramics, and provide several illustrative numerical examples. In particular, the latter application involves the replacement of the macroscopic strain by the non-local macroscopic strain to achieve the mesh impendency in numerical analysis with local damages.

  229. 地盤力学におけるマイクロメカニックスとマクロメカニックスの関係(その2)

    堀 宗朗, 寺田賢二郎, 京谷孝史, 金子賢治

    土と基礎 51 (1) 31-36 2003年1月1日

    出版者・発行元:地盤工学会

    ISSN:0041-3798

  230. 332 ミクロ領域における界面剥離が与える弾塑性体のマクロ挙動

    松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2002 (15) 279-280 2002年10月30日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  231. 非均質材料のマルチスケール解析と塑性流動則におけるポテンシャル面の尖り効果

    堤成一郎, 松井和己, 寺田賢二郎

    日本機械学会計算力学講演会講演論文集 15th 191-192 2002年10月30日

    ISSN:1348-026X

  232. Consistentトポロジー最適化手法とその有限変形問題への適用 招待有り

    松井和己, 寺田賢二郎, 西脇眞二

    第5回最適化シンポジウム,日本機械学会, 京都,日本 247-252 2002年10月

  233. ミクロ構造不安定性を考慮した脆性材料の強度評価法

    浅井光輝, 寺田賢二郎

    土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 57th CS7-016 2002年9月1日

  234. 骨組要素を用いたセル構造体の非線形マルチスケール解析

    大植 健, 斉木 功, 寺田 賢二郎, 中島 章典

    計算工学講演会論文集 7 (2) 505-508 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  235. 応答曲面法による材料ミクロ組織内の力学特性の同定

    日下 桂一, 松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 7 (2) 481-484 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  236. ポテンシャル関数を用いた離散体のミクロスケール解析

    菅家 茂理, 斉木 功, 中島 章典, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 7 (2) 501-502 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  237. 建築物の動的有限要素解析への階層型解析モデルの適用

    生出 佳, 寺田 賢二郎, 市村 強

    計算工学講演会論文集 7 (2) 533-534 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  238. 界面剥離を考慮した弾塑性体のマルチスケール解析

    松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 7 (2) 513-516 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  239. ミクロ構造を考慮した脆性材料のマクロ材料強度評価法の提案

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 7 (2) 489-492 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  240. 多重被覆を用いたイメージベース有限被覆法

    山岸 道弘, 浅井 光輝, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 7 (2) 541-544 2002年5月20日

    ISSN:1342-145X

  241. 高分解能強震動情報と電子仮想都市を用いた統合震災シミュレータの開発

    市村強, 堀宗朗, 楊芳, 寺田賢二郎

    土木学会年次学術講演会講演概要集(CD-ROM) 57th 2002年

  242. 電子仮想都市と高分解能強震動シミュレータを用いた統合震災シミュレータの開発

    市村強, 堀宗朗, YANG F, 寺田賢二郎

    日本地震工学シンポジウム論文集 11th 2002年

  243. 331 ミクロ脆性破壊に伴うマクロ材料非線形挙動のマルチスケール解析

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎

    計算力学講演会講演論文集 2002 (0) 277-278 2002年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2002.15.277  

    ISSN:1348-026X

  244. 110 鋼の微視構造が巨視的弾塑性挙動に与える影響(OS12-1 非弾性構成式)(OS12 材料の塑性挙動の構成式のモデル化とシミュレーション)

    松井 和己, 及川 兼司, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義, 久保木 孝

    計算力学講演会講演論文集 2001 (14) 19-20 2001年11月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  245. マルチスケール法

    寺田 賢二郎

    計算工学 6 (4) 360-360 2001年10月31日

    ISSN:1341-7622

  246. 非均質構造材料のマルチスケールモデリング

    斉木 功, 寺田賢二郎

    計算工学 6 (4) 361-363 2001年10月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

  247. 特集企画趣旨

    寺田賢二郎

    計算工学 6 (4) 360-360 2001年10月31日

    出版者・発行元:日本計算工学会

  248. イメージベースFCMの開発とその性能評価

    山岸道弘, 浅井光輝, 寺田賢二郎

    土木学会年次学術講演会講演概要集 第1部 56th (B) 476-477 2001年9月1日

  249. ラチスモデルによる鉄筋コンクリート構造のイメージベース解析

    浅井光輝, 寺田賢二郎, 池田清宏

    土木学会年次学術講演会講演概要集 第5部 56th 962-963 2001年9月1日

  250. 弾塑性圧縮供試体における拡散型分岐モードの分岐後挙動解析と不連続せん断帯モード

    山川 優樹, 池田 清宏, 寺田 賢二郎, 鳥居 邦夫

    計算工学講演会論文集 6 (2) 635-638 2001年5月30日

    ISSN:1342-145X

  251. 鋼の微視的構造に起因する巨視的弾塑性特性に関する考察

    及川 兼司, 松井 和己, 寺田 賢二郎, 秋山 雅義, 久保木 孝

    計算工学講演会論文集 6 (2) 453-454 2001年5月30日

    ISSN:1342-145X

  252. 骨組要素によるミクロ解析の定式化に関する一考察

    大植 健, 斉木 功, 寺田 賢二郎, 中島 章典

    計算工学講演会論文集 6 (2) 435-438 2001年5月30日

    ISSN:1342-145X

  253. 有限変形弾塑性マルチスケール解析法

    寺田 賢二郎, 松井 和己, 斉木 功, 山川 優樹

    計算工学講演会論文集 6 (2) 443-444 2001年5月30日

    ISSN:1342-145X

  254. FCMによる異種材料界面処理による一考察

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎, 山岸 道弘, 池田 清宏

    計算工学講演会論文集 6 (2) 483-486 2001年5月30日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  255. 幾何学的不安定を伴う微視構造の周期性の同定と材料不安定のマルチスケールモデリングについて

    斉木 功, 寺田 賢二郎, 池田 清宏, 堀 宗朗

    計算工学講演会論文集 6 (2) 431-434 2001年5月30日

    ISSN:1342-145X

  256. 三角形高次要素を用いたトポロジー最適化手法とその大変形問題への適用 招待有り

    松井和己, 寺田賢二郎, 西脇眞二, 石橋慶輝

    計算工学講演会,Vol. 6 737-738 2001年5月

  257. 構造物のトポロジー最適設計におけるイメージ解析モデルに関する考察 招待有り

    石橋慶輝, 松井和己, 寺田賢二郎, 西脇眞二

    計算工学講演会、Vol.6 735-736 2001年5月

  258. イメージベース有限被覆法の開発のその性能評価

    浅井光輝, 寺田賢二郎, 加藤和弘

    理論応用力学講演会講演論文集 50th 159-160 2001年1月23日

  259. 3-2 均質化理論に基づくマルチスケール解析の各種非線形問題への展開

    寺田 賢二郎, 松井 和己

    計算力学講演会講演論文集 2000 (13) 751-752 2000年11月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  260. 720 マルチスケールモデリングによるマクロ構成関係の評価法

    松井 和己, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 岩熊 哲夫

    計算力学講演会講演論文集 2000 (13) 815-816 2000年11月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  261. 708 マルチスケール解析の並列処理による効率化

    松井 和己, 寺田 賢二郎, 弓削 康平

    計算力学講演会講演論文集 2000 (13) 787-788 2000年11月27日

    出版者・発行元:一般社団法人日本機械学会

    ISSN:1348-026X

  262. ラチスモデルによる鉄筋コンクリート解析

    浅井光輝, 寺田賢二郎, 池田清宏

    土木学会年次学術講演会講演概要集 第5部 55th 1092-1093 2000年8月31日

  263. 計算力学のエッセンス -有限要素法を中心として-

    寺田賢二郎

    土木学会誌 85 30-34 2000年8月1日

    出版者・発行元:土木学会

  264. マルチスケールセル構造解析における骨組要素の適用に関する一考察

    大植 健, 斉木 功, 中島 章典, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 5 (2) 745-748 2000年5月24日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  265. セル構造体のマルチスケールモデリングのための一般化収束論による一定式化

    斉木 功, 寺田 賢二郎, 池田 清宏

    計算工学講演会論文集 5 (2) 749-752 2000年5月24日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  266. 圧縮場における弾塑性体の分岐モード・分岐後挙動解析

    山川 優樹, 池田 清宏, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 5 (2) 649-652 2000年5月24日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  267. クラスタ型並列計算機を用いたマルチスケール解析

    松井 和己, 寺田 賢二郎, 弓削 康平

    計算工学講演会論文集 5 (2) 763-764 2000年5月24日

    ISSN:1342-145X

  268. 非線形マルチスケール有限要素法に関する一考察

    松井 和己, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 5 (2) 765-766 2000年5月24日

    ISSN:1342-145X

  269. マルチスケールモデリングによる弾塑性体のマクロ構成関係

    松井 和己, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 岩熊 哲夫

    計算工学講演会論文集 5 (2) 771-774 2000年5月24日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  270. 粒状体に対するマルチスケール解析手法

    金子 賢治, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 岸野 佑次

    計算工学講演会論文集 5 (2) 775-778 2000年5月24日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  271. ラチスモデルを用いた鉄筋コンクリート梁のせん断破壊挙動解析

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎, 池田 清宏

    計算工学講演会論文集 5 (2) 703-706 2000年5月24日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  272. 材料と構造の解析を組み合わせた岩盤安定評価システムの研究開発

    寺田 賢二郎

    財団法人建設工学研究振興会年報 35 102-103 2000年4月1日

    出版者・発行元:東北大学

    ISSN:0288-9994

  273. 137 ラチスモデルによるコンクリート構造の破壊解析

    浅井 光輝, 寺田 賢二郎, 池田 清宏

    計算力学講演会講演論文集 2000 (0) 73-74 2000年

    出版者・発行元:一般社団法人 日本機械学会

    DOI: 10.1299/jsmecmd.2000.13.73  

    ISSN:1348-026X

  274. FFTとデジタルイメージを用いた材料微視構造の設計

    鈴木 克幸, 寺田 賢二郎, 大坪 英臣

    計算工学講演会論文集 2 (3) 1099-1102 1999年5月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  275. FFTとデジタル・イメージを用いた均質化アルゴリズム

    寺田 賢二郎, 鈴木 克幸, 大坪 英臣

    計算工学講演会論文集 2 (3) 1095-1098 1999年5月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  276. 均質化法によって導かれる粘弾性体の構成則と数値解析

    寺田 賢二郎, 伊東 孝, 菊池 昇

    計算工学講演会論文集 2 (3) 1119-1122 1999年5月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  277. 固体-流体混合体の連成問題の均質化理論とその数値解析

    寺田 賢二郎, 伊東 孝, 菊池 昇

    計算工学講演会論文集 2 (3) 1115-1118 1999年5月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  278. 亀裂性材料のマルチスケールモデリング

    真野 篤志, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史

    計算工学講演会論文集 4 (2) 715-718 1999年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  279. 均質化法による繊維強化複合材料の樹脂浸透係数の解析

    吉岡 智美, 高野 直樹, 寺田 賢二郎, 座古 勝

    計算工学講演会論文集 4 (2) 733-736 1999年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  280. 局所的不安定性を考慮したセル構造体のマルチスケール解析におけるユニットセルの適切なモデルに関する一考察

    斉木 功, 寺田 賢二郎, 池田 清宏

    計算工学講演会論文集 4 (2) 745-748 1999年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  281. 非線形マルチスケール構造解析のための一般化アルゴリズム

    寺田 賢二郎, 松井 和己, 斉木 功, 菊池 昇

    計算工学講演会論文集 4 (2) 741-744 1999年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  282. 均質化法によるテキスタイル複合材料の樹脂浸透係数の解析

    高野 直樹, 寺田 賢二郎, 座古 勝, 吉岡 智美

    複合材料シンポジウム講演要旨集 24 91-92 1999年1月

  283. 有限被覆法による3次元ソリッドボクセル解析の精度コントロール

    大坪 英臣, 鈴木 克幸, 寺田 賢二郎, 閔 勝載, 金 伝栄, 中西 克嘉

    計算工学講演会論文集 3 (2) 387-388 1998年5月26日

    ISSN:1342-145X

  284. 均質化理論に基づく固体-流体連成モデルを用いた粘弾性解析

    泉谷 隆志, 宇尾 朋之, 樫山 和男, 寺田 賢二郎

    計算工学講演会論文集 3 (3) 1031-1034 1998年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  285. 均質化法を用いた不連続性岩盤の浸透特性評価法

    寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 渡辺 知保

    計算工学講演会論文集 3 (3) 1015-1018 1998年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  286. 非均質材料の代表体積要素とマルチ・スケール収束の数値シミュレーション

    寺田 賢二郎, 堀 宗朗, 京谷 孝史, 菊池 昇

    計算工学講演会論文集 3 (3) 1019-1022 1998年5月26日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  287. 周期境界条件を用いた代表体積要素法としての均質化法

    寺田賢二郎, 堀宗朗, 京谷孝史

    土木学会年次学術講演会講演概要集 第1部 53rd 1998年

  288. 第4回米国計算力学会議

    樫山 和男, 広瀬 壮一, 古川 知成, 手塚 明, 寺田 賢二郎

    計算工学 = Journal of The Japan Society for Computational Engineering and Science (JSCES) 2 (4) 261-263 1997年12月25日

    ISSN:1341-7622

  289. 被覆単位で精度をコントロールするマニフォールド法(FCM)

    大坪 英臣, 鈴木 克幸, 寺田 賢二郎, 中西 克嘉

    計算工学講演会論文集 2 (2) 399-402 1997年5月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  290. 多重ボクセル情報を用いたソリッド構造の解析法

    鈴木 克幸, 寺田 賢二郎, 大坪 英臣, 米里 直樹

    計算工学講演会論文集 2 (2) 395-398 1997年5月28日

    出版者・発行元:日本計算工学会

    ISSN:1342-145X

  291. 第1回 計算工学講演会

    竹内 則雄, 寺田 賢二郎

    計算工学 = Journal of The Japan Society for Computational Engineering and Science (JSCES) 1 (3) 182-184 1996年9月30日

    ISSN:1341-7622

  292. 均質化法による複合材料の非線形解析

    寺田賢二郎

    構造工学における数値解析シンポジウム論文集, 1995 19 231-236 1995年

  293. Structural Optimization Based on the LevelSet Method Using the Finite Cover Method 招待有り

    Ikeuchi, S, Yamasaki, S, Nishiwaki, S, Izui, K, Yoshimura, M, Kurumatani, M, Terada, K

    Third Asian-Pacific Congress on Computational Mechanics in conjunction with Eleventh International Conference on Enhancement and Promotion of Computational Methods in Engineering and Science, Kyoto, Japan

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書籍等出版物 10

  1. 例題で学ぶ有限要素解析

    車谷, 麻緒, 寺田, 賢二郎, 非線形CAE協会

    森北出版 2021年10月

    ISBN: 9784627486614

  2. 数値材料試験 : 有限要素法によるマルチスケール解析

    寺田, 賢二郎, 平山, 紀夫, 山本, 晃司

    丸善出版 2021年7月

    ISBN: 9784621306338

  3. 計算力学 : 有限要素法の基礎(第2版)

    日本計算工学会, 竹内, 則雄, 樫山, 和男, 寺田, 賢二郎

    森北出版 2012年12月

    ISBN: 9784627918023

  4. 非線形有限要素法:弾塑性解析の理論と実践

    寺田賢二郎

    森北出版株式会社 2012年6月29日

  5. 金属材料の加工と組織

    寺田賢二郎, 中山 栄浩

    共立出版 2010年3月

    詳細を見る 詳細を閉じる

    森永正彦・古原 忠・戸田裕之 編

  6. いまさら聞けない計算力学の常識

    寺田賢二郎, 西村直志, 阿部和久, 樫山和男, 車谷麻緒, 渡辺育夢, 富山 潤, 岡澤重信

    丸善 2008年11月

    ISBN: 9784621080221

  7. 計算力学ハンドブック

    寺田賢二郎

    朝倉書店 2007年6月

    ISBN: 9784254231120

  8. 竹内則雄,樫山和男,寺田賢二郎,計算力学 ―有限要素法の基礎―

    竹内則雄, 樫山和男, 寺田賢二郎

    2003年9月

  9. 均質化法入門

    寺田賢二郎, 菊池昇

    2003年7月

  10. Modeling in Geomechanics

    Kenjiro TERADA, Takashi ITO, Noboru Kikuchi

    2000年

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講演・口頭発表等 1

  1. Finite Cover Method for Physically and Geometrically Nonlinear Problems 国際会議

    Second International Workshop Meshfree Methods for Partial Differential Equations 2003年9月15日

産業財産権 3

  1. 気液2相流解析方法

    原田 岳, 藤内 誠, 寺田賢二郎, 進藤和弥

    産業財産権の種類: 特許権

  2. 均質化法を用いる構造解析方法,均質化法を用いる構造解析装置 及び均質化法を用いる構造解析プログラム

    原田 岳, 藤内 誠, 寺田賢二郎, 山田真幸, 脇坂洋平

    産業財産権の種類: 特許権

  3. 連続的材料分布を用いた位相最適化手法

    石井惠三, 松井和己, 寺田賢二郎, 西脇眞二

    産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 39

  1. 変形・流動解析のためのMaterial Point Methodの開発と土砂災害シミュレーションへの応用 競争的資金

    制度名:Contract Research

    2017年4月 ~ 継続中

  2. 地震負荷履歴を受けた鋼構造物の残留強度評価のための二重損傷モデル 競争的資金

    制度名:Contract Research

    2016年4月 ~ 継続中

  3. 災害リスク評価のためのマルチステージ破壊シミュレーション手法の開発 競争的資金

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research

    2016年4月 ~ 継続中

  4. 供用環境因子を考慮した時空間マルチスケール破壊力学モデルの構築 競争的資金

    制度名:Cooperative Research

    2015年4月 ~ 継続中

  5. 遡上津波と構造物の相互作用評価のためのマルチスケール数値実験 競争的資金

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research

    2013年4月 ~ 継続中

  6. コンクリート材料の強度発現機構に対する非均質性の影響再考 競争的資金

    制度名:Grant-in-Aid for Scientific Research

    2010年4月 ~ 継続中

  7. 固体酸化物形燃料電池の強度・劣化予測手法の開発 競争的資金

    制度名:New Energy Technology Research and Development

    2007年9月 ~ 継続中

  8. マルチスケールCAEソフトウェアの開発 競争的資金

    制度名:The Other Research Programs

    2006年4月 ~ 継続中

  9. 充填ゴムおよび樹脂材料のマルチスケール解析 競争的資金

    制度名:The Other Research Programs

    2003年4月 ~ 継続中

  10. トポロジー最適設計に関する研究 競争的資金

    制度名:The Other Research Programs

    2001年4月 ~ 継続中

  11. 一般化有限要素法の開発 競争的資金

    制度名:The Other Research Programs

    2000年4月 ~ 継続中

  12. 微視的構造不安定化に伴う巨視的破壊挙動の解析法に関する研究 競争的資金

    制度名:The Other Research Programs

    2000年4月 ~ 継続中

  13. 鋼のマクロ材料特性に対するミクロ組織の影響に関する研究 競争的資金

    制度名:Funded Research

    1998年4月 ~ 継続中

  14. 土砂災害の高精度・高効率シミュレーションによる高精細バーチャリゼーション

    寺田 賢二郎, 小高 猛司, 中島 研吾, 森口 周二, 野村 怜佳

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2022年4月1日 ~ 2026年3月31日

  15. き裂の発生・進展と有限変形を利用した新機能構造の創成設計法の構築

    西脇 眞二, 寺田 賢二郎, 古田 幸三, 近藤 継男

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

    研究機関:Kyoto University

    2022年6月30日 ~ 2025年3月31日

  16. マテリアルズ・インフォマティクスに向けた統計力学に基づくマルチスケール解析

    新宅 勇一, 寺田 賢二郎, 堤 成一郎, 高安 亮紀

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:University of Tsukuba

    2022年4月1日 ~ 2025年3月31日

  17. 単一斜面と広域の異なる空間スケールを直接表現する豪雨時斜面安定性評価

    森口 周二, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 柴山 明寛, 橋本 雅和

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2021年4月1日 ~ 2024年3月31日

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    本研究では,令和元年東日本台風による宮城県丸森町の斜面崩壊を検証材料として,豪雨時の斜面安定性評価手法の高度化や斜面崩壊の予測に影響を与える因子のインパクトの定量化を目的としている.この目的のために,初年度の取り組みとして,対象地域の複数個所における観測機器(雨量計と土壌水分計)の設置と観測データの蓄積,地質データの収集,解析プログラムの高度化・高精度化を予定していた. 観測機器については,丸森町全体をカバーするように8か所(筆甫,欠入,金山,小斎,荒野,黒佐野,大張,舘矢間の各地区)に設置を完了し,9月から計測を開始した.また,リアルタイムで観測結果を表示可能なWebシステムを構築し,観測状況のモニタリングやデータ入手環境の整備も行った. 地質データについては,丸森町の地質分布データを入手するとともに,過去に実施された標準貫入試験の結果(ボーリングデータ)について,それを所持する民間企業に協力を要請し,地下構造の3次元モデルの検討を進めた. 解析プログラムの高度化については,半無限斜面の仮定に基づく斜面安定解析プログラムに,降雨に伴う地盤内部への浸透と地表面を流れる地表流の影響を表現可能なモデルを組み込み,実際の豪雨による広域での斜面崩壊事例を対象として検証を行い,その有用性を確認した.また,Hovland法と簡易Bishop法を用いた解析プログラムを開発し,計算精度や計算コストなどを確認した. さらに,関連する成果として,令和元年東日本台風による宮城県丸森町の被害を整理・分析し,学術論文としてまとめて公表した.

  18. 地盤の支える機能から流れる性質までの統合表現による数値シミュレーション

    寺田 賢二郎, 高瀬 慎介, 森口 周二, 金子 賢治, 野村 怜佳, 山口 裕矢

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2019年4月1日 ~ 2022年3月31日

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    従来のMPM を用いた不飽和土を対象とした研究では陽解法を採用しながら間隙水の疑似圧縮性を仮定する場合が多い。この場合、水に大きな体積弾性率を用いて間隙水圧を計算する必要があるためその求解が不安定となるだけでなく、時間刻み幅を極端に小さくする必要がある。これらの問題に対して、間隙水の非圧縮性を仮定できるfractional-step法の適用する試みがあるが、不飽和土を対象とした先行研究は報告されていない。本研究では、不飽和土を対象としてfractional-step 法を適用したMPM を新規に開発し、基本性能を検証するとともに、斜面破壊実験の再現解析により妥当性の確認を行った。

  19. 斜面災害シミュレーションの具体的なV&Vの例示

    森口 周二, 高瀬 慎介, 橘 一光, 寺田 賢二郎, 大竹 雄, 渦岡 良介

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2018年4月1日 ~ 2021年3月31日

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    災害シミュレーションでは精度や信頼性の議論が難しいものとなる.一方で近年では数値解析のV&V(Verification & Validation)が重要視されている.本研究では,個別要素法(DEM)を用いた落石解析および土砂流動解析のV&Vに必要となる情報を具体的な例を示しながらV&Vの材料となる情報を整備することを目的として実施した.具体的には,ベンチマーク問題の設定,各種不確実性が解に及ぼす影響,計算コストを低減させるための枠組みの3項目について,DEM解析の結果に基づいて情報を整備した.

  20. 膨潤性岩盤を対象としたマルチスケール・マルチフィジックス岩盤力学の展開

    京谷 孝史, 森口 周二, 寺田 賢二郎, 松原 成志朗, 山田 正太郎, 大河原 正文, 加藤 準治, 長田 昌彦, 高瀬 慎介

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:Tohoku University

    2016年4月1日 ~ 2020年3月31日

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    スメクタイトの膨潤による地中構造物の経年劣化問題の解決のため,岩盤の膨潤挙動に対するマルチフィジックス・マルチスケール岩盤力学解析モデルを開発した.まず,モンモリロナイト試薬を用いた膨潤実験を実施して,スメクタイトの吸水膨潤挙動を記述する熱力学モデルを定式化した.一方で,修正カムクレイモデルを基礎に強度と剛性が低下する岩盤の力学挙動を扱う数理モデルを定式化し,それに熱力学的膨潤モデルを組み込んで岩盤の膨潤に伴う劣化を表現するマルチスケール・マルチフィジックス解析モデルを開発した.検証例題として膨潤性岩盤に構築されたトンネルの応力変形照査解析を実施し,提案理論の有効性および発展性を確認した.

  21. Stochastic homogenization for uncertainty quantification in multiscale analysis

    正宗 淳, 寺田 賢二郎, 平山 紀夫

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Hokkaido University

    2016年7月19日 ~ 2019年3月31日

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    リーマン多様体上の均質化法理論(H-収束理論)を構築して,H-収束に関するコンパクト性定理を得た。 さらに,H-収束がモスコ収束を導くことを示した。マイクロファイバーの束に関する均質化法による数理モデルを構築し,そのモデルを平均化法と均質化法を用いて比較検討した。非均質材料である一方向強化炭素繊維強化プラスチック(CFRP)の静的強度について均質化法とデータマイニングを用いたばらつき抑制について検討した。さらに,均質化理論を用いた数値解析を行い,CFRPの各軸方向のマクロな破壊基準値を算出する方法を提案して調査も行った。

  22. 高強度・高延性の両立を可能にする次世代金属材料のための多結晶構造最適化

    加藤 準治, 高瀬 慎介, 高木 知弘, 京谷 孝史, 寺田 賢二郎, 吉見 享祐

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    2016年4月1日 ~ 2019年3月31日

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    金属材料の最も重要な力学的性質は靭性であるがそれは強度や延性と相関関係にある.また,それらの力学的性質を決定付けるものは材料微視構造である結晶構造である.一方で,トポロジー最適化という,構造や材料の力学的性能を最大にするような最適形状をコンピュータで見出す方法がある.本研究は,結晶性材料の設計に役立てるために,トポロジー最適化を導入した新しい設計法の枠組みを開発した.ここでは,剛性や靭性,熱伝導性能を最大にする最適結晶構造を数値的に求める手法を開発し,その有用性を数値実験で確かめた.

  23. これからの材料開発に欠かせない材料ミクロ組織の仮想実験と最適化技術の新展開

    加藤 準治, 京谷 孝史, 寺田 賢二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2014年4月1日 ~ 2017年3月31日

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    構造の力学的挙動は材料の微視構造(ミクロ構造)に強く依存することがよく知られているが,近年,微視構造の製作,制御技術が急速に進歩したことから「マクロ構造の力学的性能を最大にする最適なミクロ構造を発見する」ための研究が先端材料開発分野で盛んに行われている. しかし,それらは実験や経験則に基づくトライアルアンドエラー型のアプローチであり,真に最適なミクロ構造を得ることはできない.本研究では数理的アプローチを基本として,それを可能にする次世代型材料最適設計法の確立に成功した. 具体的には,超弾性ゴム材料や金属材料の微視組織を最適化し,所望の力学的性能を最大にする手法を開発した.

  24. マルチスケール非破壊検査法の提案-逆均質化法の新導入

    京谷 孝史, 加藤 準治, 寺田 賢二郎, 中畑 和之, 中畑 和之

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2012年4月1日 ~ 2016年3月31日

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    本研究は,動弾性体積積分法(EFIT)と有限要素法を用いた逆均質化法という数理的手法を用いて,構造物の劣化・損傷の根源となるマイクロクラックの分布を同定するものである.ここでは異方性材料剛性を所与とし,それと等価な材料剛性を持つマイクロクラックの分布を最適化アルゴリズムを用いて求める一連の手法を提案し,その同定性能の検証を行った. これまでのトポロジー最適化を適用した非破壊検査シミュレーションに関する研究では,数カ所の材料損傷部の位置しか同定できなかったが,本手法により,損傷部分の方向を再現できるようになったことは,この分野において一歩前進するものである.

  25. マルテンサイト変態の低温異常―その普遍性と起源の解明―

    貝沼 亮介, 村上 恭和, 大沼 郁雄, 大森 俊洋, 梅津 理恵, 寺田 賢二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (S)

    研究機関:Tohoku University

    2010年4月1日 ~ 2015年3月31日

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    近年、NiTi系形状記憶合金におけるストレイン・グラス、NiCoMnIn系の熱変態停止現象や加熱誘起マルテンサイト(M)変態といった低温のM変態に関係した異常な挙動が見出され注目を集めている。 本研究では、NiTi、NiCoMnIn、CuAlMnを始めとした幾つかの形状記憶合金を対象に10~200Kの低温度領域において、電気抵抗、磁気特性、変態潜熱などの基本物性や超弾性特性を調査し、これら異常現象の普遍性を確認し、その起源を解明した。また、本結果を通してCuAlMn系極低温用超弾性材料を開発した。

  26. 六方晶金属における変形双晶の熱力学モデル

    寺田 賢二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2012年4月1日 ~ 2014年3月31日

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    結晶塑性・変形双晶の構成モデルを構築した.具体的には,変形勾配の弾塑性乗算分解に対して変形双晶の無応力ひずみに対応する双晶変形勾配を乗算形式で導入し,内部変数を用いる熱力学に基づく古典的定式化を採用した.この内部変数には,各変形双晶パターンの存在率を選び,双晶変形勾配はこれの連続関数として表現した.また,自由エネルギーには,通常の弾性および結晶すべりのひずみ硬化に関する項に加えて,母相および変形双晶相の化学的エネルギーと双晶界面エネルギーをこの内部変数の関数として導入した.そして,この内部変数(変形双晶相の体積分率)がある閾値を超えた際に格子再配向が行われるものと仮定した.

  27. 電磁波デバイスを対象としたマルチスケールトポロジー最適化

    西脇 眞二, 泉井 一浩, 寺田 賢二郎, 野村 壮史, 大門 真, 平山 浩一, DIAZ Alejandro

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Kyoto University

    2010年4月1日 ~ 2014年3月31日

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    本研究では,新しい機能をもつ,あるいは高機能をもつ革新的な電磁波デバイスの構造創成を目的に,デバイスを構成する材料構造であるミクロ構造と,デバイス自身の構造であるマクロ構造の構造設計を同時に,かつ有機的に実施することが可能な,両スケールの構造創成設計を統合化したマルチスケールにおける構造創成設計法を,トポロジー最適化に基づき構築した.すなわち,所望の有効透磁率あるいは有効誘電率を示す電磁材料のミクロ構造を設計する手法,およびマクロ構造の最適設計として,電磁クローキング,導波管等の最適設計手法を開発し,してそれらの方法論の統合化を図った.

  28. 降伏した材料の塑性挙動に対する最適制御

    京谷 孝史, 加藤 準治, 寺田 賢二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関:Tohoku University

    2011年 ~ 2013年

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    本研究では,構造のエネルギー吸収性能を向上させるために,異なる2つの材料を組み合わせるという新しい数理的手法の開発に着手した.これらの準備をした上で,構造の最適材料配置を扱う問題としてトポロジー最適化を実施した.「高精度の感度導出法」については,既往の研究成果をもとにそれらの問題点を抽出し,改善策を提案しつつも我々独自の新しい発想で,その理論を構築した結果,高精度感度の導出に成功した.この手法は,今後の塑性変形の発生を前提とした設計を実施する上で,非常に有効な手法である.これらの成果は,4つの学術論文(2つは掲載済み,2つは査読審査中)ならびに国内外の学会で積極的に発表された.

  29. 複合材料のエネルギー吸収性能最大化―マルチスケール構造最適化法の新導入

    加藤 準治, 京谷 孝史, 寺田 賢二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2011年 ~ 2013年

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    本研究は,複合材料のミクロレベルにおける材料の種類や配置を最適化する,マルチスケール構造最適化手法を確立することを目的としたものであった.本研究では,「マルチスケールトポロジー最適化手法」という新しい方法を確立し,国内外の学会や学術論文にて発表した.この手法は,今後の数値材料設計をやる上で,非常に有効な手法であり,有限要素法を基本としものである.また,本研究では上記の目的に加え,新たな方法として,複合材料の弾塑性挙動を考慮したトポロジー最適化法およびフェーズフィールド法によるトポロジー最適化手法の開発に成功した.これらの成果は,学術論文ならびに国内外の学会で積極的に発表された.

  30. 多鉱岩の弾性変形におけるカルサイト応力計の開発

    坂口 有人, 柳澤 和道, 久田 真, 京谷 孝史, 寺田 賢二郎, 皆川 浩

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology

    2010年 ~ 2012年

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    岩石やコンクリートといった多鉱材料に強いストレスが生じても,弾性回復した後に古応力を推定するのは不可能と考えられてきた.本研究は,応力によって内部が双晶変形するカルサイト結晶を用いて,岩石や断層の力学的理解や,コンクリート構造物の安全評価に役立てることが目的である.そのために必要な,応力計に適したカルサイト結晶の合成(特許出願済),粒状体内部の応力状態の可視化と効率的な応力推定方法(特許出願済)に成功した.

  31. オイラー記述マルチスケール手法に基づく大規模固体-流体連成解析システムの構築研究

    樫山 和男, 寺田 賢二郎, 岡澤 重信, 田中 聖三

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Chuo University

    2007年 ~ 2009年

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    本研究では、大規模でかつ複雑な自由表面流れを含む固体-流体連成問題や流体力により固体が大変形する問題を精度よく解析可能な数値解析手法を構築した。具体的には、境界形状、境界条件および固体と流体の界面での連続条件を正確に考慮するために、非構造格子を用いたオイラー記述に基づく有限被覆法に基づく手法を開発した。また、複合材料の力学挙動を正確に把握するために、マルチスケール手法の導入を行った.

  32. 非均質固体の大変形解析のための節点ベース有限要素法の開発

    寺田 賢二郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

    研究機関:Tohoku University

    2007年 ~ 2008年

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    本研究では, 非均質固体の大変形問題を対象に, メッシュの「つぶれ」や「ゆがみ」を常に修正しながら解析が可能な節点ベース有限要素法を開発した. 具体的には, 通常の有限要素法は, 節点には変位値が付与され応力やひずみは要素(あるいは積分点)の物理量として離散化が行われるが, すべての物理量を節点で評価する節点ベースの有限要素法を採用して, 任意の大変形挙動が解析可能な有限要素法へと拡張した.

  33. 構造物の耐震モニタリングと緊急地震速報の連動による警報システムの実用化研究

    源栄 正人, 大野 晋, 佐藤 健, 寺田 賢二郎, 篠澤 洋太郎

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2006年 ~ 2007年

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    本成果報告書は、平成18年度と平成19年度の2ヵ年の研究成果もまとめたものである。内容的には、緊急地震速報と構造物のモニタリングとの連動により付加価値を高め、更なる信頼性の向上と実用性の向上を計るためのシステム開発を行ったものである。主な研究項目として、(1)構造物の耐震モニタリング機能と連動した警報システムの開発、(2)地域の地盤環境を考慮した地震動予測精度の向上、(3)病院における実証試験による有効利用の検討、(4)学校における実証試験による有効利用の検討を行った。 (1)については、建物のモニタリングのための常時作動している地震観測(オンライン地震観測)システムを設置し、この地震計による現地地震情報と、緊急地震速報の両方を連動したシステムの開発を行い、東北大学工学研科の人間・環境系建物および宮城県沖地震の際に地震波到来の早い石巻市牡鹿総合支所庁舎(旧鮎川町役場)で実証試験を行った。(2)については、仙台市域の表層地盤構造と深部地盤構造のデータベースの構築を行うとともに、牡鹿総合支所で観測された記録のP波の立ち上がり部の波形からニューラルネットワークを用いて仙台市域の地震動を高精度に予測する方法を検討した。(3)については、東北大学病院における緊急地震速報の利活用について、同病院においてアンケート調査を実施するとともに、ニーズに基づく利活用システムの提案を行った。(4)については、教育モードとして組み入れるべく素材に関する調査を行なうとともに、地域で予測される被害モードを想定した災害シミュレーションを動画の作成と活用法を検討した。学校における緊急地震速報の利活用の啓蒙と教育現場におけるニーズ調査のために宮城県域と首都圏の649校を対象としたアンケート調査を実施した。

  34. 鉄筋コンクリートの劣化過程のマルチスケール・マルチフィジックス解析

    寺田 賢二郎, 京谷 孝史, 山田 真幸, 石井 建樹

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2005年 ~ 2006年

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    鉄筋コンクリート構造の劣化現象を,(1)モルタルと骨材からなる複合材料とみなした材料的な劣化,(2)コンクリートと埋め込まれた鉄筋からなる複合構造の構造的な劣化の2種類に分類して,前年度に構築した数理モデルと解析手法を発展させ,統合化することで,局所的な劣化から構造全体に至るひび割れ現象までを統一的に解析可能なシミュレーションツールを開発した。具体的には,コンクリート構造の実際の供用状況を考慮して,ひび割挙動をできる限り忠実に再現することで構造全体の力学挙動を捉え,これをミクロ構造に反映させて,材料内部でのひび割れによる劣化挙動を把握することが可能で,かつその局所挙動を全体構造の材料特性に反映させるという新しいミクロ・マクロ相互作用を評価可能なグローバル・ローカル解析手法である.これは,前年度に開発済みの(a)マクロな浸透/熱伝導・物質拡散・変形性能・強度特性とその経時変化の評価【均質化法の適用】,および(b)鉄筋の腐食・膨張を外的作用としたコンクリートのひび割れ過程【有限被覆法(FCM)による数値解析】を統合化して,飛来塩分の拡散から鉄筋腐食,局所ひび割れをシミュレートし,マクロな剛性低下とマクロスケールのひび割れへの進展を追跡できる解析ツールを整備したものである. 検証として,局所ひび割れに起因して,マクロ変形特性の低下だけではなく,拡散特性が向上すうことで,コンクリート構造全体の劣化に対してより不利に働くことなどを簡単な数値解析によって確認した.また,ひび割れ進展現象については,これまでに開発してきた有限被覆法の精度を高めるだけでなく,非均質構造に対する多重被覆モデリング手法を提案して,複雑なミクロ構造まで対応可能なものになった.特に,鉄筋に対するコンクリートのかぶり距離とひび割れモードとの関係を精度よくシミュレートできることを例示できた.

  35. 大都市域の震災シミュレーションに基づく地震リスク低減戦略の策定に関する研究

    清野 純史, 堀 宗朗, 寺田 賢二郎, 柄谷 友香, 小野 祐輔, 古川 愛子, 多々納 裕一

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Kyoto University

    2004年 ~ 2006年

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    本研究では,「大都市域の震災シミュレーションに基づく地震リスク低減戦略の策定に関する研究」という課題の下に,「大地震が起きたときに何が起きうるのか」について信頼できる情報を提供しうるシステムを構築し,これを基に地震リスクの低減戦略を策定することを目的とした.以下に本研究で行ったこと及び得られた成果を列挙する。 (1)マルチエージェントを使った避難行動推定シミュレーションの高度化を第一の目標とし,複雑な大型地下駅にも適用できるよう避難経路モデル自動構築モデュールの改良を行った. (2)CAEの考え方に倣って,地震時の建物挙動に関する高精度な地震の数値シミュレーションを実施して,家屋の耐震補強の意志決定や防災意識向上を意図した可視化の効果を提示した. (3)都市インフラの震動シミュレーション例として,SPH法を用いた土構造物の崩壊解析を行い,様々なインフラ構造物への応用が可能であることを示した. (4)木造軸組建物の地震による倒壊と,それに伴う人的被害発生のメカニズムを解明するための一連の手法を開発した. (5)住宅性能に関する情報の非対称性が及ぼす影響について分析し,この問題を解決しうる性能照査型契約の役割に関して理論的検討を行った. (6)被災地の復興状況を統計データから把握するために整備すべき復興指標の概念と,その算定に必要な統計データベース構築の必要性について整理するとともに,従来提案されてきたRIが有する問題点を指摘した上で復興チャートを提案した.

  36. 国際フォーラム「土木工学における計算力学手法の新展開」の企画調査

    樫山 和男, 寺田 賢二郎, 岡澤 重信, 西村 直志, 牛島 省, 斉木 功

    2004年 ~ 2004年

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    本企画調査では、2005年8月に実施予定の国際フォーラム「土木工学における計算力学手法の新展開」に先立ち、最先端の計算力学の研究動向を調査するとともに、土木工学が抱える様々な問題点に対して、計算力学的なアプローチによる解決が可能な対象をピックアップし、「土木工学における計算力学の新しい展開」の方向性を提言するフォーラム実施に向けた具体的な準備活動を行った。 本企画調査によって,以下の成果を得た. 1.土木工学において重要かつ緊急度の高い以下の8件の計算力学に関する課題(主に解析手法)を取り上げ、それらの内容及び動向に関する最新の調査を行った. 1)マルチスケール解析手法 2)マルチフィジックス解析手法 3)不連続性体の解析手法 4)境界要素法の高速化・効率化 5)自由・移動境界問題の解析手法 6)メッシュフリー解析手法 7)並列計算とハイパフォーマンスコンピューティング 8)都市のモデリング手法 2.上記の8項目に関する調査結果を披露する勉強会を2回実施した. 3.調査結果を整理してまとめ,約300ページに及ぶ報告書を作成した。 4.国際フォーラムの企画立案を行った(開催日:2005年8月26日-27日,場所:中央大学).また,3名の特別講演者の人選を行った.

  37. 低周波数域散乱波形情報を活用した大規模構造用欠陥評価システムの開発

    山田 真幸, 北原 道弘, 木村 友則, 寺田 賢二郎, 山田 真幸

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関:Tohoku University

    2001年 ~ 2003年

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    1.散乱振幅を計測し,固体内部の欠陥形状を再構成する線形化逆散乱解析法を定式化した.ここでは,計測との対応を考慮し,使用するセンサーのビーム特性と周波数域特性を取り入れた欠陥形状再構成システムとした.また高周波数域近似と低周波数域近似に基づいた2種類の線形化式を組み込み,面状欠陥と体積状欠陥の識別機能を有するものとした.欠陥形状再構成システムにはFFTを活用し演算の高速化を図った. 2.非均質材料としてコンクリート製の円柱供試体の内部欠陥を対象とし,全方向からの計測波形を用いて欠陥形状の再構成を行った.現場での計測を意図した場合,同じ非均質材料から参照波形を計測することが困難である場合が多いため,均質材料であるとみなせるセメントペースト中の平面空洞からの反射波形を参照波形として利用するデータ処理方法を提案した.このデータ処理では非均質部の影響を考慮する必要があるが,骨材による位相速度の周波数変化が見られないことから,コンクリートとセメントペーストの群速度の違いのみを考慮する伝播距離・時間に関する補正項を導入した.このデータ処理方法を適用して導出された散乱振幅を用いた場合,ボルン,キルヒホフ両逆散乱法において欠陥形状が再構成できることを示した. 3.円柱供試体における計測では探触子と座標原点の距離が計測点によらず常に一定であったのに対し,平面計測の場合は各計測点によってその距離が変化するためこれを考慮する必要がある.そこで,探触子と送信焦点間の距離の補正項を導入した.また超音波の透過係数や母材の減衰量を考慮するデータ処理方法を提案した.そして,P波およびSV波を用いた逆散乱解析を行い,欠陥形状がある程度再構成できることを示した. これらにより,非均質性や平面構造を有する土木構造物に対するリアルタイムイメージング技術として線形化逆散乱解析法が適用できる可能性を示したと考える.

  38. 材料と構造を結ぶマルチスケール解析手法に関する研究

    寺田 賢二郎

    1999年 ~ 2000年

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    本研究の根幹に位置する均質化法は、設計物としての解析対象をマクロ構造物として、その物性を材料ミクロ領域で観察される構造の解析から得られる応答を得るための数学理論である。申請者は、この均質化理論を用いて非均質材料のマクロ的な等価物性を陽に求めずに「材料」と「構造」の2つの異なるスケール間の連成問題を解析するという全く新しいタイプの非線形マルチスケール解析技術を開発した。前年度は、対象を「弾塑性体からなる複合材料」に限定して、全体(マクロ)構造の材料応答をミクロスケールの弾塑性体としたときの解析そのものと置き換える一般的な数値解析アルゴリズムを提示した。これを受けて、本年度はこの解析法を他種非均質材料に拡張した。具体的には、(1)有限変形を伴う樹脂複合材料、(2)ミクロ的に離散体と見なされる材料についてのマルチスケール解析法について、定式化と解析プログラムを開発し、その適用性を検討した。特に(1)では、一般的な有限ひずみ問題の定式化から出発して幾何学的非線形性までも組み込んだマルチスケールモデリングを世界で初めて実現し、多くの数値解析例によって実用的なソフトウェアとしての実装の可能性を示唆した。また(2)では、ミクロ的に離散体ではあるがマクロ的には連続体と見なされる材料の代表格として地盤材料を想定して、幾つかの解析例を示し、手法としての汎用性を強調した。中でも、3軸試験シミュレーションは、マクロ構造の複雑な構成則を持ち込まなくても、地盤としての弾塑性材料挙動が再現できることを示した。

  39. マニフォ〜ルド法による有限要素法と剛体要素法の統合とその船体構造解析への応用

    大坪 英臣, 寺田 賢二郎, 鈴木 克幸

    提供機関:Japan Society for the Promotion of Science

    制度名:Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目:Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

    研究機関:THE UNIVERSITY OF TOKYO

    1997年 ~ 1999年

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    マニフォ〜ルド法に基づいた有限被覆法の特徴的な考え方は、「近似関数の定義される数学的な部分領域」と「支配方程式が満たされるべき物理的な部分領域」を別々にとらえることにある。すなわち、物体形状とは無関係に数学的な関数領域である「被覆」を設定できるため、どんな複雑な形状をしている物体でも規則的な形状の被覆を設定することで解析が可能になる。物理的な領域と近似関数を定義する数学被覆を別個に定義することのできるマニフォ〜ルド法に、規則的な正方形(立方体)の互いに重なりあう被覆を導入することでボクセル解析との親和性を図った。重み関数として、一次関数では近似関数の一次独立性に問題が生じることを指摘し、関数の一次独立性を保つための数学的な充分条件を呈示した。さらに、3次元ソリッドに対して形状ボクセルを用いた合成マトリックスの積分方法、境界条件の評価法を示した。ボクセル情報を利用した解析システムでは、解析モデルの生成が極めて効率的に行なえ、全体の効率も向上することを実例で示すことができた。有限要素法を用いたソリッド構造の解析の非効率性を改善すべく、ボクセル被覆を用いた有限要素法による効率的な解析法を提案し、システムの構築を行なった。「被覆」の概念を導入し、任意形状の物体を定形のメッシュで解析する手法の枠組みを構築した。 「被覆設定の任意性」を大変形解析のリメッシュを用いるための方法論を示した。多重ボクセルデ〜タ構造を利用し、CADデ〜タ入力から解析終了までを完全に自動化して行なうシステムを構築した。本研究で得た手法は、従来解析が困難であった複雑な3次元ソリッドの解析に有効であると考える。

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その他 12

  1. ゴム材料のマルチスケールCAEシステムの開発

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    ゴム材料の微視的構造を考慮してその巨視的力学特性を把握するための数値最良試験の実施方法の開発とシステム化

  2. ブレーキ鳴き現象におけるアセンブリ部材接合部の微視的力学挙動の影響評価

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    ブレーキアセンブリーの接合部における表面の凹凸(アスペリティ)の数値モデルに対して数値実験を行い、その非線形・非弾性変形挙動を特徴付けることによりブレーキ鳴きのメカニズムを解明する。

  3. 均質化法を用いた多孔質セラミックス材料の特性評価法

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    多孔質セラミックス材料を奮迅フィルターに用いる事を前提に、その微視的幾何性状が巨視的透過特性とフィルター性能に及ぼす影響を調査する。

  4. 大規模積層体における均質化数値解析技術の開発

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    1方向周期性を有する大規模積層構造物に対して,均質化理論を拡張した理論を構築し,対応する数値解析技術を開発する.具体的には,燃料電池のセルスタック構造を対象として,精度検証を行うとともに,手法の有効性を確認する.

  5. トポロジー最適設計に関する研究

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    任意の追加の制約パラメータを導入することなく、チェッカーボードフリートポロジー最適化手法を提案する。 この目的は、固定設計領域における連続物質分配のための有限要素近似を導入することによって達成される。

  6. ミクロ組織がマクロ材料特性の異方性に及ぼす影響に関する研究

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    塑性加工時のミクロ組織形態の変化とそのマクロ機械特性の異方性に及ぼす影響に関する研究

  7. 鋼の製造プロセスにおけるミクロ組織の制御手法に関する研究

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    鉄鋼の製造プロセスにおける微視的構造の経時変化を考慮した、マクロ物性評価。

  8. 微視的構造特性に起因するブレーキ鳴きメカニズムに関する基礎的検討

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    ブレーキ表面の凹凸(アスペリティ)の数値モデルに対して数値実験を行い、その非線形・非弾性変形挙動を特徴付けることによりブレーキ鳴きのメカニズムを解明する。

  9. 有限(大)変形を伴う柔軟構造物のトポロジー最適設計法の開発

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    位相(トポロジー)最適設計手法を有限変形固体にまで拡張して、柔軟構造物の設計へと適用する研究

  10. 鋼のマクロ材料特性に対するミクロ組織の影響に関する研究

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    主に炭素鋼を対象として、その微視的構造に対して均質化法を適用し、その幾何学的特性が巨視的降伏強度に与える影響について調査する。

  11. 地盤解析における有限要素法の誤差評価と精度向上手法の開発

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    原子力発電所の建屋の基礎となる地盤の解析を想定して、その数値解析精度に対する有限要素メッシュと要素の性能の影響を調査する。

  12. イメージベース均質化法解析を用いた血液フィルターの設計

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    多孔質体に対して均質化法を適用することで得られる等価物性、すなわち浸透係数を血液フィルターの設計に応用するための研究

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