構造物の内部における力の伝達経路に関する新しい指標の開発

2008 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19560099
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 高橋 邦弘 Keio University, 理工学部, 教授 (60095619)
• Keywords: 構造解析 / 有限要素法 / 荷重伝達 / 荷重経路 / U* / ナストラン / 相補エネルギー / 車体構造

Research Abstract

新たな結合度U^<**>は従来当室で開発したU^*と同様に,負荷点とある任意の点との結合の強さを表す量である.回転自由に支持された構造物では剛体回転を許容することになり,計算が不可能となる点を解決するため,局所固定法ならびにU^*/U^<**>ハイブリッド法を提案した.
一方,通常の汎用有限要素法は変位法を用いているため,各点を固定するという変位に関する条件を何十万節点にわたり繰り返すことになるので,通常のコンピュータで,実に何年も計算に要することとなり,現実的とは言えない.そこで本研究においては内部撓み性なる概念を導入してU^<**>の別の定式化により定義をし直した.これにU^*で開発した検査荷重法を適用し,計算を高速化することを試みたこの手法により約100倍の高速計算が可能となった.同時に,汎用有限要素法ソフトNastranにDMAPを用いてU^<**>の解析機能を付与することにより,更に約4倍の高速化を実現することができた.
これまでU^*に関して,負荷点からの荷重伝達と支持点かの荷重伝達の両方が重要であることを以前から指摘してきた.両者のU^*の和をとることによってU^*plusを定義した.この値が1より小さい箇所は剛性の不足部分を示し,逆に1より大きい時には剛性が過大であることを表しており,構造物の剛性バランスを表現することができる.これを自動車車体等に適用し現実の構造物における剛性バランスを個別に示すことができた.

Research Products

• [Journal Article] 分布荷重を受ける構造物における荷重経路解析 (2009)
  • Author(s): 松永拓也, 中田達也, 花里将史, 高橋邦弘
  • Journal Title: 日本機械学会論文集A編 掲載決定(2009年5月号)
  • Peer Reviewed
• [Presentation] LOAD PATH ANALYSIS OF VEHICLE BODY STRUCTURES UNDER EIGENVALUE DEFORMATION OF BENDING VIBRATION (2009)
  • Author(s): Okano, Y., Maruyama, S., Matsunaga, T., Hanazato, M., Takahashi, K.
  • Organizer: Society of Automotive Engineers (SAE), World Congress, 2009, Paper No. 2009-01-0770, pp. 1-6.
  • Place of Presentation: Detroit, USA
  • Year and Date: 2009-04-22
• [Presentation] 荷重経路解析を用いた車体構造の補剛手法 (2008)
  • Author(s): 花里将史, 松永拓也, 丸山新一, 岡野恭久, 高橋邦弘
  • Organizer: 自動車技術会秋季学術講演会前刷集, No. 123-08(2008), pp. 11-14.
  • Place of Presentation: 名古屋国際会議場
  • Year and Date: 2008-10-23
• [Presentation] COUPLED INSTABILITY OF THIN-WALLED COLUMNS BASED ON MULTI-SCALE CONTINUUM MECHANICS (2008)
  • Author(s): Takahashi, K., T., Mizuuchi, Hirayama, T., Oonuki, M, Nakade, Y. .
  • Organizer: Proc. 5^<th> Int. Conference on Coupled Instabilities in Metal Structures (CIMS2008), Vol. 1 ed. Rasmussen, K., Wilkinson, T., pp. 125-132.
  • Place of Presentation: Sydney, Australia
  • Year and Date: 2008-06-23
• [Presentation] A NEW THIN-WALLED BEAM THEORY BASED ON MULTI-SCALESTRUCTURAL MECHANICS (2008)
  • Author(s): Takahashi, K., Taguchi, T., Mizuuchi, Hirayama, T., Oonuki, M, Nakade, Y. .
  • Organizer: Proc. 5^<th> Int. Conference on Thin-Walled Structures(ICTWS2008), Vol. 2, ed. Mahendran, M., pp. l057-1064.
  • Place of Presentation: Brisbane, Australia
  • Year and Date: 2008-06-19