2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of prediction and adjustment method of shock response spectrums for pyroshock tests of spacecraft equipments
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18K04570
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
柳瀬 恵一 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 研究開発部門, 主任研究開発員 (00770736)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩佐 貴史 鳥取大学, 工学研究科, 准教授 (90450717)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 部分構造合成法 / 衝撃 / 環境試験 / 衝撃応答スペクトラム / 宇宙機 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ロケットの各部分離や人工衛星の太陽電池パドル，アンテナ等の展開では，保持部分のひずみエネルギーが瞬時に解放され大きな衝撃が発生する．そのため，宇宙機搭載機器は衝撃耐性確認が必要となるが，コストや工数削減のため，実環境と異なる代替的手法で機器に衝撃が印可される．この場合，衝撃応答の予測と調整が困難であり，過負荷な試験に陥りやすく，開発コストを増加させる原因となっている．本研究では，部分構造合成法を用いて衝撃応答を予測する手法と，一般的に用いられている機械的インパクト式衝撃試験法に汎用的に適用可能な衝撃応答を調整する手法の２つを合わせて提案することにより，試験法の改善を試みるものである．
2018年度は，提案するコンセプトを単純なバネマス系振動モデルを用いた簡易計算，および単純形状の構造体を用いた試験によって有効性検証を行った．
2019年度は，実際の衝撃試験装置に似せた構造について，構造数学モデルと実際の構造体を用意して理想的な環境下での有効性について評価した．部分構造合成法を用いた予測計算が，部分的に実機試験の結果に合わないことが明確となり，対策を検討した．また，2018年度の成果について論文投稿を行った．
2020年度は，予測計算が合わない原因が合成計算に用いる情報の量(合成軸数)に依存することを解析的に解明した．これによって，部分構造合成法を用いた衝撃応答スペクトラムの予測が，試験現場に適用可能な程度の手順で実現可能なことを示した．また，2019年度に製作したモデルを用いて予測と調整の有効性を実証した．さらに，実際の衝撃試験機に適用可能な調整構造体を考案し，実際の衝撃試験機に適用して，予測および調整の有効性を確認した．得られた成果について論文投稿を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究全体のアプローチは以下を想定している．
【2018(平成30)年度】調整構造体，被試験体ダミーの製作およびそれらを搭載する試験機の改修を行いそれらの構造数学モデルを構築する．また，部分構造合成法で解析的にそれら結合して衝撃応答スペクトラムを予測し，調整機構を用いて実際に衝撃試験を行える環境を構築する．【2019(令和元)年度】ハンマリング試験で取得した搭載機器の動質量（印可力と応答加速度の伝達関数）を用いて部分構造合成法による連成解析を行い，試験結果と比較して予測精度を評価する．合わせて試験時間の削減効果を見積もる．また，質量・構造が変化した場合の評価を行う．【2020(令和2)年度】供試体の質量と1次共振周波数から動質量を仮定し，予測精度・時間短縮効果の評価を行う．
2020年度までに，当初計画で実施予定であった2019年度までの内容について検討が完了している．一方，新型コロナウイルスによる世界的な往来の抑制によって，予定された外部発表や実験ができない状況によって，2020年度までの検討内容について以下の点で計画より遅れが生じている．
１．2020年度予定である動質量等を仮定した，より簡易的な予測手法の一部について検討が完了していない．
２．外部発表機会(国際会議)が1年以上にわたり延期されたことにより，想定していた外部発表が完了していない．
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| Strategy for Future Research Activity |
新型コロナウィルスによる各種遅延の影響については，
・テレワークでも数値解析が可能とする計算機のセキュリティ環境の構築
・密を避ける形で各種実験ができるよう，供試体や測定機をスケジュールを綿密に調整し，時期を分けて実験する等の調整
等によって，2020年度は2019年度よりも状況が改善した．また，各種の国際会議についてもオンライン開催等の環境が整備されつつある．よって，研究期間を2022年3月末までに延長したことにより，当初の計画通りの内容が実施可能であると考えられる．
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| Causes of Carryover |
主としては，新型コロナウィルス感染症のため，予定されていた実験，学会等への出張が延期されたために使用予定額との差が生じた．また，全体的に良い成果が出ているため，論文投稿等を予定よりも増やす傾向にあり「その他」枠の出費が増加した．
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