連続体損傷力学（CDM）で要素削除後に振動が発生するのはなぜ？

LS-DYNAのFRAC_DAMAGEなどで損傷変数D=1に達した要素を削除（Element Erosion）すると、隣接要素に応力が急激に再配分されます。特に動的解析では、この急激な荷重変化がスプリアス（疑似）振動を引き起こす原因となります。

LS-DYNAで要素削除時の振動を抑える方法は？

1990年代にBelytschkoらが提案した「SPH（スムーズドパーティクル流体力学）との混合手法」が有効です。この手法は、要素削除領域を粒子法で表現することで応力の急激な再配分を緩和し、LS-DYNAの近年のバージョン（例：Rシリーズ）で採用が進んでいます。

FRAC_DAMAGEとは何ですか？

LS-DYNAに実装されている、連続体損傷力学（CDM）に基づく要素削除（Element Erosion）機能です。材料の損傷進展を損傷変数Dでモデル化し、Dが1に達した要素を自動的に削除することで、き裂の進展や破壊をシミュレーションします。

Element Erosion（要素削除）の主な問題点は？

主な問題は、要素を突然削除することで生じる「スプリアス振動」です。これは動的解析において、削除された要素が担っていた荷重が周囲の要素に瞬間的に移ることで発生し、結果の精度を損なう可能性があります。SPH混合手法などの対策が必要です。

連続体損傷力学（CDM） — トラブルシューティングガイド

カテゴリ: 構造解析 | 2026-02-20

この記事は統合版に移行しました
より充実した内容を damage-continuum.html でご覧いただけます。

CAE visualization for damage continuum troubleshoot - technical simulation diagram

CDMのトラブル

🎓

メッシュ依存性 → 破壊エネルギーの正則化。非局所CDMを検討

損傷が1要素に集中 → メッシュを細かく。粘性正則化

$D > 1$ のエラー → 損傷が1.0でクランプされているか。要素削除

Coffee Break よもやま話

要素削除後の不安定振動

CDMで損傷変数D→1に達した要素を削除するElement Erosion技術は、LS-DYNAのFRAC_DAMAGE機能で広く使われる。しかし要素削除後に隣接要素に応力が再配分される際、動的解析ではスプリアス振動が発生することがある。対策として1990年代にBelytschkoらが提案した「スムーズドパーティクル流体力学（SPH）との混合手法」が採用されるケースが増えており、LS-DYNA R14以降はAdaptive Bond手法が実用化されている。

トラブル解決の考え方

「解析が合わない」と思ったら

まず深呼吸——焦って設定をランダムに変えると、問題がさらに複雑になる
最小再現ケースを作る——連続体損傷力学（CDM）の問題を最も単純な形で再現する。「引き算のデバッグ」が最も効率的
1つだけ変えて再実行——複数の変更を同時に行うと、何が効いたか分からなくなる。科学実験と同じ「対照実験」の原則
物理に立ち返る——計算結果が「重力に逆らって物が浮く」ような非物理的な結果なら、入力データの根本的な間違いを疑う

連続体損傷力学（CDM） — トラブルシューティングガイド

CDMのトラブル

要素削除後の不安定振動

トラブル解決の考え方

「解析が合わない」と思ったら

関連記事

関連トピック