プログレッシブ損傷解析 — 実践ガイドとベストプラクティス

航空宇宙と自動車で主要な適用がある。

Open Hole Tension/Compression（穴あき板の引張/圧縮）はPDAの最も基本的な適用。ASTM D5766（OHT）, D6484（OHC）の試験をFEMで再現する。

手順：

1. 穴あき板のFEMモデル（シェル＋Hashin損傷）

2. 端面に変位制御で引張/圧縮

3. 荷重-変位曲線のピークが最終破壊荷重

4. 損傷の進展パターン（繊維破壊、マトリクスクラック）を可視化

5. 試験結果と比較

適切にキャリブレーションされたPDAモデルで10〜15%以内の精度が達成可能。ただし破壊エネルギーのキャリブレーションが必要。「ブラインド予測」（キャリブレーションなし）では20〜30%の誤差が出ることがある。

自動車のCFRPクラッシュボックスの衝突解析。エネルギー吸収量（SEA: Specific Energy Absorption）を予測する。

CFRPのクラッシュは金属と全く異なる：

• 金属: 塑性変形で座屈 → 安定したエネルギー吸収
• CFRP: 破砕（fragmentation）→ 不安定だが高い比エネルギー吸収

繊維破断、マトリクスクラック、層間剥離、フロンド形成（破片が花びら状に広がる）が同時に起きる。PDA + CZMの複合モデルでこの複雑な破壊を再現する。LS-DYNA MAT54/58 + *TIEBREAKが標準的なアプローチ。

• [ ] 損傷開始基準（Hashin等）のパラメータが試験値に基づいているか
• [ ] 破壊エネルギー（$G_c$）が適切か（文献値 or 逆解析で決定）
• [ ] メッシュサイズがプロセスゾーンに対して適切か（0.5〜2 mm）
• [ ] 粘性正則化のパラメータが結果に影響しないことを確認したか
• [ ] 荷重-変位曲線のピーク（最終破壊荷重）が試験と10〜15%で一致するか
• [ ] 損傷パターン（繊維/マトリクス/剥離）が物理的に妥当か
• [ ] エネルギーバランス（ALLDMD + ALLIE）を確認したか

PDAの目的は「最終破壊荷重の予測」。荷重-変位曲線が試験と一致するかどうかが、PDAモデルの信頼性を示す唯一の指標だ。