Development of a particle method for elastic and creep deformation

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近澤 佳隆  

Chikazawa, Yoshitaka

ナトリウム冷却炉など高温環境下ではクリープ変形が発生する。クリープ変形は弾性変形と比較して変位が大きくなる傾向がある。特にき裂の進展を解析する場合には、き裂周辺で変形が大きくなる。このようにクリープ変形の場合、大変形を伴う構造物の解析の必要性が高くなる場合がある。粒子を用いた計算手法では構造物や境界の大変形を粒子の移動として直接扱えるため大変形を取り扱う解析に適する。本研究では粒子法を用いたクリープ変形に対する解析手法を開発した。定常クリープおよび硬化モデルを開発し解析解と比較した結果、よく一致した結果が得られた。また、クリープ歪み式相当のモデルを開発し解析解、試験結果と比較した結果、よく一致した結果が得られた。応力緩和に関しては試験結果と比較を行った結果、応力解析の誤差が大きいため、ずれが生じているが、試験結果と計算結果で傾向は一致した結果が得られた。

A new particle method for elastic and creep structures is developed. This method is based on the concept of MPS (Moving particle semi-implicit) method which was developed for fluid dynamics. Particle interaction models for differential operators are prepared in MPS method. The government equations of elastic structures are interpreted into interactions among particles. Using the present particle method, elastic interactions are revealed to be equivalent to connections between normal and tangential springs. Therefore the present particle method is simple and corresponding physical meaning is clear. A model for creep deformation is represented to replace these elastic springs into creep ones using Blackburn model. A tensile 304SS bar with steady load is analyzed. The calculated result is compared with analytical and experimental results and is in good agreement with them. A tensile stainless steel plate with steady strain is analyzed. The stress relaxation with creep strain is compared with experimental results and is in good agreement with it.