2016 Fiscal Year Research-status Report
3Dプリンタによる位相最適化コア層CFRPサンドイッチ構造のテーラーメイド設計
| Project/Area Number |
15K05770
|
|---|
| Research Institution | Chiba Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
鈴木 浩治 千葉工業大学, 工学部, 教授 (70322427)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高戸谷 健 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 航空技術部門, 研究領域リーダ (40344254)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | 位相最適化 / サンドイッチ構造 / CFRP / 3Dプリンタ / FEM解析 / Additive Manufacturing / 複合材料 / 軽量化設計 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度（2016年4月～2017年3月）は，本研究の２年目ということで，精力的に本研究を実施し，また得られた研究成果を発表し始めることができた．
汎用有限要素法（FEM）解析コードMSC Nastran 2016およびその汎用プリプロセッサ Patran 2016を用いて、サンドイッチ構造コア層の位相（トポロジー）最適化を実施するだけでなく，ＦＤＭ型３Ｄプリンタにより成形したその位相最適化コア層の上下にアルミ合金スキン層を張り付けたサンドイッチ構造を実際に作り，静的曲げ試験および動的衝撃曲げ試験を実施し，本研究で提案している新たな構造様式とその成形手法の妥当性や有益性を確かめることに成功した．また，マイクロフォーカスX線CT撮像技術を駆使したリヴァースエンジニアリングを本位相最適化サンドイッチ構造に適用することで，３Ｄプリンタ成形された位相最適化形態の寸法精度や内部状態を詳しく調べることにも成功した．
一方，CFRP積層板の層間に粘弾性柔軟シートを挿入するタイプのサンドイッチ構造の位相（トポロジー）最適化についても，振動減衰特性の同定問題と実際のインパルスハンマ加振モーダル解析の実施など予定通りに進めることができている．
また，サンドイッチ構造だけでなく，繊維強化プラスチックを素材とした３Ｄプリンタフィラメントの異方性を考慮することのできる位相最適化手法を新たに提案するという今後の発展が非常に楽しみな新たな研究の方向性を見出すことにも成功した一年であった．
以上の成果は，国内学会講演会や国際会議において積極的に公表することもできた．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
２年目となる平成28年度（2016年4月～2017年3月）には，位相最適化コア層サンドイッチ構造はりについては，実際の供試体に対する強度評価試験まで実施することができた．また，マイクロフォーカスX線CT撮像技術を駆使したリヴァースエンジニアリングを本位相最適化サンドイッチ構造に適用するところまでたどり着くことができた．さらに，CFRP積層板の層間に粘弾性柔軟シートを挿入するタイプのサンドイッチ構造の位相（トポロジー）最適化についても，振動減衰特性の同定問題と実際のインパルスハンマ加振モーダル解析の実施など予定通りに進めることができた．そして繊維強化プラスチックを素材とした３Ｄプリンタフィラメントの異方性を考慮することのできる位相最適化手法を新たに提案することもできた．ドローン機体や無人機など実際のアプリケーションを意識した応用については，平成29年度以降に持ち越すこととしたが，おおむね順調に進展しているものと判断している．
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の推進方策として，１つは，この２年間で得られた研究成果のいくつかを学術論文として公表することが必要である．
また，位相（トポロジー）最適化プログラムとして，MSC Nastran 2017 という最新ヴァージョンを導入し，応力集中を制約条件に加えることと，グローバル最適化を一部取り入れて，局所的な最適解に陥らないような工夫を加えていくことが重要である．
また，位相最適化コア層形態の応力集中がその疲労寿命特性に及ぼす影響を実験的に詳しく調べていく．
以上の結果を総合した上で，最後に，ドローン，無人機や自動車などへの本研究成果の適用にあたっての何らかの提言をしていく．
|
| Causes of Carryover |
３Ｄプリンタ用フィラメント購入への支出を予定していたが、在庫で賄えたため．
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度に予定通り３Ｄプリンタフィラメント購入に充てる計画である．
|
Research Products
(18 results)
