不均質材料特性をもつ軽構造部材の熱的不安定・非線形挙動解析と材料組成多目的最適化

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08750118
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 河村 隆介 大阪府立大学, 工学部, 助手 (70234135)
• Keywords: 熱弾性 / 熱応力 / 熱座屈・座屈後挙動 / 熱曲げ / 不均質材料 / 材料組成設計 / 多目的最適化

Research Abstract

本研究で取り上げられた研究課題の概要と実績は下記の通りである.(1)熱的負荷を受ける不均質材料特性をもつ薄肉軽部材の熱座屈・座屈後挙動および熱曲げの解明.解析モデルとして,厚さ方向に不均質な材料特性をもつビーム,長方形板および円板を取りあげた.理論解析結果に基づく数値シミュレーションにより,材料の不均質特性,加熱媒体温度および表現での熱伝達条件の非定常状態での熱座屈・座屈後挙動あるいは熱曲げ応答に及ぼす影響を検討した.また,非線形曲げ解析による数値結果を微小変形理論に基づく結果と比較し,熱曲げ応答に及ぼす非線形性の影響を検討した.さらに,不均質円板の定常状態での面外変形を最小化する不均質材料組成ならびに熱伝達条件決定の問題を取り扱った.以上について,一回の口頭発表を行い,現在,学術論文として投稿準備中である.(2)熱的負荷を受ける不均質材料の熱応力緩和や熱的不安定・非線形挙動に対する剛性の保持などを目的とした多目的最適材料組成分布の決定問題.半径方向に不均質材料特性をもつ中空円筒の平面軸対称条件下の熱応力解析結果に基づいて,外側媒体加熱と内側媒体加熱の二通りに場合について全時空間で不均質中空円筒に生じる熱応力の緩和を目的とした材料組成最適化問題について,一回の口頭発表を行った.また,一様表面加熱を受ける不均質円板の軸対称熱曲げ解析結果に基づいて,熱的負荷に対する遮熱性の向上と発生熱応力に対する強度の向上という二つの目的を同時に達成するための材料組成分布の決定を多目的最適化問題として取り扱い,遮熱性と強度のトレードオフ関係を明らかにした.本課題について一回の口頭発表を行い,さらに現在,学術論文として投稿中である.さらに今後,熱的不安定・非線形挙動に対する剛性保持あるいは部材重量の軽量化という評価基準を考慮した不均質材料の材料組成の多目的最適化問題にも取り組む予定である.

Research Products

• [Publications] R. Kawamura, T. Tanigawa, Y. Ootao: "Thermal Buckling and Thermal Bending Analyses for Thin-Walled Structural Elements with Nonhomogeneous Material Properties" Abstracts of IUTAM 19th International Congress of Theoretical and Applied Mechanics. 326-326 (1996)
• [Publications] 河村 隆介,谷川 義信: "不均質円板の熱応力緩和に関する材料組成最適化問題" 日本機械学会平成8年度材料力学部門講演会講演論文集. A. 387-388 (1996)
• [Publications] 石丸 治,谷川 義信,河村 隆介,岡 直毅: "不均質中空円筒の熱応力緩和のための材料組成最適化問題(内側媒体加熱および外側媒体加熱による検討)" 日本機械学会平成8年度材料力学部門講演会講演論文集. A. 399-400 (1996)
• [Publications] Y. Tanigawa, N. Oka, T. Akai, R. Kawamura: "One-Dimensional Transient Thermal Stress Problem for Nonhomogeneous Hollow Circular Cylinder and Its Optimization of Material Composition for Thermal Stress Relaxation" Japan Society of Mechanical Engineering International Journal Series A. 40-3(発表予定). (1997)