2019 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanical behavior of hybrid structure using light-weight high-strength materials and its design methodology
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17K06640
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
松本 幸大 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00435447)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 鋼構造 / 薄肉構造 / 補強 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，繊維強化樹脂を用いてハイブリッド化した鋼製容器構造物の内圧を考慮した構造性能を分析した。
具体的には，（１）鋼のみおよびハイブリッド容器構造の軸圧縮試験を行い，周方向の繊維強化樹脂により耐力上昇が実証でき，最大耐力到達後の耐力低下傾向も緩やかになることが明らかとなった。また，その力学挙動は有限要素解析によって精密にシミュレーションが可能であることを示すことができた。これにより，既設構造の象の足座屈等に対する破壊モードの補強に対しても解析を援用することで精度の良い設計及び耐震性能評価が可能となった。また，（２）剪断力に対するハイブリッド薄肉構造要素の挙動解明のため，剪断試験を行い，薄肉鋼板に対する純剪断力が作用する場合に対しても有意な耐力上昇が実証でき，その力学挙動は有限要素解析によって精密にシミュレーションが可能であることを示すことができた。これにより，剪断座屈などを生じる鋼製薄肉構造に対しても補強効果が期待できるとともに本研究で用いた解析モデル化手法を援用することで精度の良い設計及び耐震性能評価が可能となった。さらに（３）縮尺円筒容器構造に対する振動試験を実施し，補強によって内容物によって生じる静的な周方向歪は減少していることが確認できるとともに，無補強を含め理論値により応力状態を算定可能であることを明らかとした。振動試験から得られた軸方向歪分布より，補強繊維による拘束効果によって，歪の低減効果は最大で50%程度となり有意な効果が確認できた。またその効果は複合則・積層理論を用いた理論式によって推定可能であることを明らかとした。
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