2016 Fiscal Year Research-status Report
繊維強化プラスチック折紙型の革新的な軽量化構造の開発とその基盤技術に関する研究
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15K05769
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
趙 希禄 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (30610307)
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2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 軽量化構造 / 複合材料 / 設計方法 / 折紙工学 / 最適設計 / 力学特性解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）繊維強化プラスチックから構成した積層シェルに関する力学解析理論と、折紙工学から得た知見を組合わせ、繊維強化プラスチックからなる三角錐台の基本コアの力学特性とそれにより構成したトラスコアパネルの静動特性への影響について詳細な検討を行い、有益な研究成果が得られた。
（２）独自に開発した三角錐台コアから構成するトラスコアパネルの成形金型を利用して、実験室においてガラス繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネル試験片が作成できた。さらにガラス繊維構成と配置方法、樹脂固着ための硬化剤や固着温度調整など面から、トラスコアパネルの力学特性への影響について詳しく検討を行い、将来的な量産に向けた実用化のための研究成果がまとめられた。
（３）現行の生産工程と比較するため、多段階プレスによるトラスコアパネルの成形法について検討を行い、実際の順送り成形金型を開発して、多段階プレス法によるトラスコアパネルの成形実験を実施して、各成形パラメータの最適な組合せについて検討を行った上で、繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネルと同様な条件の下で比較して、その共通点と問題点を調べ詳細な検討を行い有益な知見が得られた。
（４）本研究の提案した繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネルの力学特性とその成形法に関する研究成果の妥当性と有用性を検証するため、有限要素法による数値解析と静動特性の実験検証を平行に実施して、静的な曲げ剛性と動的な固有振動特性をそれぞれ検討した結果、数値解析と実験測定で得られた結果が傾向的によく一致して、本研究および得られた成果の妥当性と有用性を有することが判った。
（５）前年度に引き続き、研究者グループが開発している補正付き摂動法を繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネルに適用する検討を行い、コア構成と強化繊維構成を同時に最適化できる方向へ一歩前進した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）基礎理論に関係する面では、繊維強化プラスチックの力学特性解析と折紙構造の基本コアに関する力学的な解析手法について検討を行い、本研究の基本となる研究成果を得ている。
（２）実験検証に関係する面では、実験ベースのガラス繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネル試験片の作成問題を解決し、実験室において性能検証のための少量多種類の繊維強化プラスチック製のトラスコアパネルのサンプル試験片が少コストで加工可能となっている。また、静的および動的な力学特性の測定システムが確立しており、今後の研究展開のために最も重要な実験検証のすべての条件が揃えている。
（３）補正付き摂動法を繊維強化プラスチックからなる折紙構造の設計問題に適用するための汎用化検討を継続して行い、今後の繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネルの最適設計への展開のための重要な研究成果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）前年度で得られた繊維強化プラスチック材料の力学特性と三角錐台コアからなるトラスコアパネルに関する研究成果の妥当性と有用性について、継続して有限要素法による数値解析法と静動的な実験測定法を組合わせての検証を行い、得られた検証結果を定量的に評価して、有益な知見と研究成果をまとめる。
（２）ガラス繊維強化プラスチックからなるトラスコアパネルの作成方法の安定化と効率化を向上する検討を行い、すでに完成している成形用の金型などを改良して、量産化に向けた研究開発を実施して行く予定である。
（３）有限要素法による数値解析と応答曲面法による最適化法を組合わせて、繊維強化プラスチックの材料構成や折紙構造の折線パラメータなどに関する統合的な最適設計を検討して行く予定である。
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| Causes of Carryover |
次年度は最終年度であるため、研究成果の全体検証実験や研究成果の取りまとめ及び研究論文発表などに必要な費用が多く見込まれるため、前年度の予算から一部次年度の使用額にするように計画を変更した。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度に研究計画に従い、サンプル試験片を用いた検証実験を実施して、また数値解析による検証も並行で行い、双方の結果を比較しながら、本研究の最終成果をまとめる予定である。
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