2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of an ultra-thin and -light mitigation system against terrorist bombings and its application to blast-resistant design of structures
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18K18927
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| Research Institution | 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群) |
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Principal Investigator |
別府 万寿博 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 教授 (90532797)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
甲賀 誠 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), 応用科学群, 教授 (30545976)
市野 宏嘉 防衛大学校(総合教育学群、人文社会科学群、応用科学群、電気情報学群及びシステム工学群), システム工学群, 准教授 (70760982)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2021-03-31
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| Keywords | 爆発 / 緩衝効果 / アルミハニカム / 耐衝撃設計法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は爆破テロのように構造物に対して比較的近い位置で爆発する現象（近接爆発）を対象として，構造物の耐爆設計法を提案するものである．特に，構 造物に作用する爆発荷重を低減させる緩衝システムについて検討を行う． 本年度はアルミハニカムに着目して，爆発実験に用いるハニカムの選定およびComposition C-4（C4）爆薬を用いた近接実験を行い，アルミハニカムをベースとしたアルミハニカム複合構造（ハニカム複合構造）の緩衝効果について検討を行った．特に，爆破テロでは爆風圧のみならず，爆発物や周囲の物体が破片化して衝突することが考えられる．そのため，C4爆薬による爆風圧だけではなく，破片を模擬した鋼球を同時に衝突させる実験を行った．アルミハニカムはアルミニウム製であり，正六角形または正六角柱のセル を隙間なく並べた構造となっている．アルミハニカムの受圧面には，荷重を受けるためのシート層を設置している．昨年度の研究成果から，アルミニウムの上部シートがFRP等と比較して最も耐爆性が高いことが明らかとなったため，実験では厚さ5mmのアルミハニカムを上部シートとして設置した．このアルミハニカムパネルを鋼板の上に設置して，緩衝効果を確認した．緩衝効果の指標は，鋼板のひずみおよび変形である．破片を模擬した直径20mmの鋼球をC4爆薬の下部に設置して起爆することで，爆風圧と破片衝突を模擬した．実験の結果，厚さ5mmのアルミニウム上部シートおよびハニカム複合構造は，耐爆性と耐衝突性を有していることが明らかとなった．
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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
耐爆緩衝性能を有する緩衝材を開発するためには，爆発作用に加え，破片による衝突に対しても高い耐衝撃性を有することが不可欠である．今年度は，爆発に対する緩衝材としてアルミハニカムに着目し，爆発荷重と破片衝突に対する緩衝効果について検討を行った．また，2次元モデルであるが，爆発と衝突作用を同時に受けるハニカム複合構造や鋼板の応答を再現するための数値シミュレーションを行った．これらの成果は，当初予定していた研究計画に沿って進展していると判断している．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究としては，これまでに実施した爆発実験および数値シミュレーションを分析して，合理的かつ信頼性の高い簡便なハニカム複合構造の緩衝効果やこれを考慮した構造物の耐衝撃設計法を提案する予定である．特に，ハニカム複合構造を模擬した1質点系モデルの開発や，爆発荷重と衝突荷重を分離して考慮できるような方法について検討を行う．
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| Causes of Carryover |
当初の計画では，今年度に圧力センサーを購入して緩衝材等の緩衝効果を確認する実験を行う予定であったが，破片衝突を伴う実験では圧力計測が難しいことが判明したため，次年度使用額が発生した． 次年度は，実験，数値解析を行うための器材（センサー類，ハードディスク，ソフトウェア，消耗品等）に使用する予定である．
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Research Products
(4 results)
