弾塑性応力波の伝播を動的FEMで解析する



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物体が物体に衝突すると,衝突界面から応力波がそれぞれの 物体内部に伝播します. 衝突速度が速いと,衝突界面から塑性変形が起こります. この時,塑性波が弾性波と伴に伝播します. 塑性波伝播速度は,材料の密度,ポアソン比,それと 材料の加工硬化係数に依存します. つまり,材料の流動応力に依存します. したがって,塑性波伝播速度は塑性ひずみに応じて無数に 存在します. もちろん境界条件によって異なりますが, 弾性波の伝播速度(音速)はヤング率に依存するので1つだけです. 塑性波伝播速度は,材料の流動応力特性が凸形状であれば, 塑性ひずみが大きくなると遅くなります.

下図のアニメーションは,弾塑性体の弾丸が,弾性体の目標物( ターゲット)に衝突する様子を計算した例です. 計算は,当研究室で開発した 陽解法による動的熱弾塑性FEMソフト(RDynFfem)で行いました.

弾丸が衝突した瞬間から,弾性波と塑性波が弾丸の中に伝播します. 弾丸の頭は塑性変形により,コーン形状になります.

fig1

このアニメーションは有効応力(相当応力)分布を示しています.

fig2

このアニメーションは温度分布を示しています.

These results were simulated by the FEM software "RDynFem" that has been developed by Dr.Jun Shinozuka.


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