JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2016年4月～2017年3月)

報告書番号: R16J0011

• 責任者: 岩堀 豊(航空技術部門 構造・複合材技術研究ユニット)
• 問い合わせ先: 吉村 彰記(yoshimura.akinori@jaxa.jp)
• メンバ: 吉村彰記
• 利用分類: 基礎分野(数値解析,その他)

概要

複合材料とは,異なる特性の材料を複合して1つの材料として使用しているもので,炭素繊維やSiC(炭化ケイ素)繊維などを用いて繊維強化した材料として使用することで,従来の金属材料に比べ,軽量で高強度な構造を創出することが可能となり,航空機や宇宙機器の高性能化に貢献できる.本事業では,複合材料の弱点克服や破壊メカニズム等,未知の部分を解明し,材料の性能向上や設計技術への応用を目指した研究を行っている.

目的

「構造・複合材料技術 | 基礎的・基盤的技術の研究（Science & Basic Tech.） | JAXA航空技術部門」参照。

目標

「構造・複合材料技術 | 基礎的・基盤的技術の研究（Science & Basic Tech.） | JAXA航空技術部門」参照。

参照URL

「構造・複合材料技術 | 基礎的・基盤的技術の研究（Science & Basic Tech.） | JAXA航空技術部門」参照。

スパコンの用途

落錘衝撃試験におけるCFRP内の損傷進展について,陽解法有限要素法を用いたシミュレーションにスーパーコンピュータを適用した.

スパコンの必要性

各層に発生する損傷を詳細に解析するには多くの要素を必要とし,高計算コストとなる.スーパーコンピュータを使用することにより,このような高コストな計算を実行することができる.

今年度の成果

JAXAが開発した損傷シミュレーション手法である,ECDM(Enhanced Continuum Damage Mechanics)モデルをCFRPの低速衝撃試験のシミュレーションに用いた.低速衝撃試験はASTM D7136規格に基づいて実施され,損傷を非破壊検査にて定量化した.

シミュレーションはABAQUS/Explicit 2016を用いてJSS2上で実行された.CFRPは一層一要素の連続体シェル要素を用いてモデル化され,ECDMモデルはABAQUSのユーザサブルーチンとして実装され,モデルに組み込まれた.

解析モデルの外観をFig.1に,解析によって予測された損傷と,実験によって取得した損傷の比較をFig. 2に示す.解析によって損傷の大きさを精度良く予測できていることがわかる.

Fig.1 : CFRPに対する低速衝撃シミュレーションモデルの外観

Fig.2 シミュレーションによって予測された損傷と実験によって観測された損傷の比較

成果の公表

口頭発表

1) Akinori Yoshimura, Masaya Ebina, Kenichi Sakaue, Anthony M. Waas, 'High Fidelity Simulation of Low Velocity Impact Behavior of CFRP Laminate', 32nd American Society for Composites Technical Conference, Oct. 2017, Purdue University, IN, USA (予定)

計算情報

• 並列化手法: プロセス並列
• プロセス並列手法: MPI
• スレッド並列手法: 非該当
• プロセス並列数: 12
• プロセスあたりのスレッド数: 1
• 使用ノード数: 1
• 1ケースあたりの経過時間(時間): 340
• 実行ケース数: 2

利用量

総仮想利用経費(円): 127,220

内訳

注記: 仮想利用経費=2016年度設備貸付費用の単価を用いて算出した場合の経費

JAXAスーパーコンピュータシステム利用成果報告(2016年4月～2017年3月)