2022 Fiscal Year Research-status Report
Designing principles of mechanical metamaterials based on the studies of heterogeneous elastic materials
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18K13519
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
佐野 友彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00791378)
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| Project Period (FY) |
2021-03-01 – 2024-03-31
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| Keywords | しなやかな材料 / 力学 / 幾何学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
微細構造を精緻にデザイン可能なシェルとしたシェル構造の集合体の力学応答を実験的に明らかにすることを目的として研究を行なった。シェル構造のなかでも負のガウス曲率をもつ鞍型のシェル(ポテトチップス型)に着目する。鞍型のシェルはお互いに重なり合うことができないため、集合体は多孔性をもち 、乱雑な構造をなすが力学応答は制御可能であることが期待される。鞍型のシェルをさらに単純化した、曲がった梁構造の集合体を考えた。昨年度は実験系の確立を主に実施したため、今年度はシミュレーション研究を行い、実験結果との比較を行った。円筒シェル同士２つを互いに押し付け合う計算を行ったところ、実験と同様に滑らかにはまり込むType1と、スナップしながらはまるType2の2種類のモードがあることが明らかになった。摩擦係数を変化させると、両者のモードを切り分けるシェルの角度も変化することがわかった。そこで、実験で用いるシェルの転移角度と数値計算を比較することで、シェル同士の摩擦係数を決定した。同定した摩擦係数を用いて、シェルの多体問題の計算を実施した。実験と同様に、シェル同士がはまりあうことで、全体として低荷重のまま圧縮をすることが可能であることがわかった。圧縮の最大荷重を決めておき、その荷重に達するのに必要な最大変位、圧縮と展開のサイクル試験におけるエネルギー散逸率を実験と数値計算で測定し、両者が非常によく整合することがわかった。
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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
予定通り進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験とシミュレーションで得られた結果を論文として出版することを目指す。また多体問題を考える上で、シミュレーションでのシェルの個数を増加させた際に、結果がどのように漸近するかなどについて考察を進める予定である。
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