2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Innovative Light Weight Structure of Fiber Reinforced Plastic Origami Type and Research on its Base Technology
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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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| Project Period (FY) |
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 |
構造軽量化を実現するために鉄道車両や自動車などにハニカムコアパネルが広く使用されているが、近年、ハニカムコアパネルより比剛性・比強度および振動特性などに優れるトラスコアパネルに関する検討が行われる。しかし、三次元的な複雑形状を持つ構造の加工問題などに起因して、実際の製品開発に有効に利用されていないのが現状である。これを打開するために、本研究では、折紙構造の開発に繊維強化複合材料（以下FRP）を適用し新しい高性能軽量化構造を考案し、双方の持つ剛性補強効果を十分に活かせることによって、構造全体の力学特性を大幅に改善すると同時に、今まで実用展開に最大課題となっている折紙構造の加工困難の問題も根本的に解決できることを目指し詳細な検討を行った。
(1) FRPから構成する三角錐や多角台形などの折紙構造の基本コアの力学特性を検討して、折線配置および繊維配向角からパネル構造の剛性補強への影響効果に関する研究結果を得た。
(2) 本研究の提案する加工法で成形したFRPトラスコアパネルの形状精度が高く、板厚も均一であり、通常のプレス加工法で成形する際に、生じるき裂またはローカル的に肉厚が激しく薄くなる問題が完全に解決できた。
(3) FRPトラスコアパネルとFRPハニカムコアパネルを比較するため、数値解析と実験測定の方法を用い、それぞれ固有振動特性を評価し比較した結果、FRPトラスコアパネルの固有振動特性は、FRPハニカムコアパネルより平均的に10％以上改善されていることが確認できた。よって、FRPハニカムコアパネルの代わりに本研究の考案するFRPトラスコアパネルを適用することは妥当であることを示している。
今後の課題としては、樹脂の硬化時間が長いことを含め、本加工法の生産効率を向上し、大量生産を目指す目標へ展開する検討を行う予定である。
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