2018 Fiscal Year Research-status Report
宇宙用大型膜の初期変形を用いた展開の高信頼性化と展張形状の高剛性化
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18K13929
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| Research Institution | Japan Aerospace EXploration Agency |
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Principal Investigator |
佐藤 泰貴 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 助教 (70726760)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 宇宙用大型膜 / 折り目 / 反り / 粘弾性 / 最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度は，宇宙用大型膜の展開/展張モデルに重心を置き，(a)膜の折り癖の収納/展開モデルの構築，(b)膜面デバイスの反り制御法，(c)折り癖/膜面デバイスを考慮した展開/展張解析，を実施した．詳細を以下に述べる．
(a) 展開後に高精度な膜面形状を実現するためには，収納時に膜に形成される折り目の展開特性を明らかにする必要がある．既往研究では，弾塑性を考慮した折り目モデルが検討されたものの，実際の折り畳みに近い，十分に折り癖がつけられた場合には，その折り目モデルによる解析結果と実験結果は一致しなかった．今年度の研究では，その原因が膜材の応力緩和にあることを明らかにし，それを考慮した数学モデルの構築と実験検証を行った結果，解析と実験がよく一致することを示した．
(b) 薄膜太陽電池セル等の膜面デバイスは，膜面に接着剤で貼り付けられている一方，探査機の温度環境の高低差が大きいため，接着層と膜面デバイスおよび膜面の線膨張係数のミスマッチによって反り変形が生じ，展開後の形状精度が低下する．そこで，温度依存性を考慮した材料物性値を取得し，反りの数学モデルを構築するとともに，反り量を低減するための接着位置の最適設計を実施した．
(c) JAXAのソーラー電力セイルOKEANOSを対象とし，(b)の反りのモデルを考慮した展張解析モデルを構築した．2019年度は本モデルによる解析を実施するとともに，(a)で構築した折り癖の力学モデルを解析に取り込み，それらを同時に考慮した解析を実施する．また，簡易モデルによる実験検証を実施する．
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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
申請時に予定していた，(a)膜の折り癖の収納/展開モデルの構築，(b)膜面デバイスの反り制御法，(c)折り癖/膜面デバイスを考慮した展開/展張解析，のうち，(a)および(b)は完了している．(c)は展開解析における折り癖の考慮および実験検証が未実施であるが，申請時には(c)は2019年度にまたいで実施する計画であった．以上から，おおむね順調に進展していると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は，(c) 折り癖/膜面デバイスを考慮した展開/展張解析，のうち，2018年度未実施の展開解析における折り癖の考慮および実験検証を実施する．また，解析で得られた結果から，折り癖/膜面デバイスと展開/展張の関係を考察し，その紐づけを明確にしていく．さらに，解析結果を整理し，展開信頼性および展開後剛性の支配パラメータを明らかにする．
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| Causes of Carryover |
2018年度に実施計画だった，(c)折り癖/膜面デバイスを考慮した展開/展張解析，の中の簡易モデルによる実験検証が2019年度に実施することになったため，2018年度に計上していた実験消耗品の分が次年度使用となった．本実験は2019年度中に実施する予定である．
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