1997 Fiscal Year Annual Research Report
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07455394
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
影山 和郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50214276)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大澤 勇 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00143389)
鈴木 敏夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20010895)
金原 勲 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50011101)
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| Keywords | 複合材料 / 構造解析 / 積層板 / 有限要素法 / シミュレーションベース / メゾスコピック / ラピッドプロトタイプング / 力学特性 |
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| Research Abstract |
サンドイッチ構造を有する小型FRP船を対象に、前年度検討した積層プロセスにもとづく複合材料構造モデルの槻念を具体的に適用し、形状、繊維配向角、積層順序などを定義して有限要素解析用構造モデルを作成した。形状の定義には成形型(オス型、メス型)の概念を適用し、繊維配向角の記述に必要な基準方向の設定にはドレープ性(繊維の形状追従性)を考慮した合理杓でかつ実用性も高い方法を採用した。さらに汎用有限要素解析コードでの計算を可能とするためのインターフェースプログラムを実際に作成した。
開発したプログラム用いて、成形型の形状データを作成し、それを元に光作製した型の上で積層プロセス(テープ幅、積層手順、オーバーラップ)を変えた複合材料構造試験体を実際に積層・成形した。次に、前年度までに開発した積層構造数値モデルにより積層プロセスを考慮した解析力学モデルを作成し、固有振動数と固有振動モードの数値解析を行なった。試験体の振動モード実験と力学モデルの数値解析結果を比較することにより、本研究で開発した有限要素解析モデルの有効性を確認して、総合的に評価した。
CFRP(炭素繊維強化プラスチック)製ゴルフクラフの振動特性におよぼす材料と積層構成の影響を予測し、高性能CFRPゴルフクラブの開発を支援する設計・解析システムを試作した。実験振動解析(VPI,Vibration Pattern Imager)により、固有振動数と固有振動モード、減衰特性を実測し、本設計・解析システムで予測した結果と比較した。両者の一致は十分満足できるもので、また2次と3次のモードにおける積層構成と減衰特性の関係の非線形性を正しく推定することができた。
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Research Products
(6 results)
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[Publications] 高戸谷 健・他: "先進複合材料によるマリンストラクチャの設計・製作支援システムの開発(第二報、積層材料用CAD/CAEシステムの設計・開発)" 日本造船学会論文集. 第117号. 277-286 (1995)
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[Publications] 高戸谷 健・他: "先進複合材料によるマリンストラクチャの設計・製作支援システムの開発(第三報、異方性積層材料に適した有限要素法の適用)" 日本造船学会論文集. 第178号. 593-599 (1995)
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[Publications] 高戸谷 健・他: "先進複合材料によるマリンストラクチャの設計・製作支援システムの開発(第四報、可貼性に関する製作支援)" 日本造船学会論文集. 第181号. 261-269 (1997)
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[Publications] I.Kimpara et al: "A Proposal of Higher-Order Element of Sandwich Composite Structures,Theoretical and Applied Mechanics" Proceedings 45th Japan National Congress for Applied Mechanics. 第45回. 15-28 (1996)
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[Publications] T.Takatoya et al: "Modeling of Laminated Compoaite Structuers for Computer Aided Desige and Manufacturing System,Volume I" Proceedings 11th International Conference on Composite Materials. 第11回. 590-593 (1997)
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[Publications] K.Kagayama et al: "Material and Lamination Design for Dynamic Perfomance of High Modulus Carbom Fiber Golf Shaft" Proceedings 11th International Conference on Composite Materials. 第11回. 355-362 (1997)
