2021 Fiscal Year Research-status Report
Highly Accurate Real-time Impact Force Identification of Laminated Structures and Its Application to High-speed Impact Force Identification
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19K04069
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
亀山 正樹 信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (30302178)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
槙原 幹十朗 東北大学, 工学研究科, 教授 (60392817)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 複合材料 / 高速衝撃 / 衝撃荷重同定 / レーザ・アブレーション / 圧電センサ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、複合材構造に内蔵した圧電センサネットワークによる、異物の秒速200メートル程度までの低速～高速衝突を受ける複合材構造の実時間衝撃荷重同定法を開発し、複合材構造の安全性・信頼性の向上を図ることを目的としており、本研究において提案する、異物の高速衝突を受ける複合材構造の実時間衝撃荷重同定法の有効性について、数値シミュレーション、および実験に基づく検討を行った。
前年度（令和2年度）に実施した高速衝撃荷重履歴同定シミュレーションにおいて、変換行列を決定する際に作用させる面外方向荷重の加振振動数が同定対象となる面外方向荷重の加振振動数に比べて非常に高い場合に生じる「衝撃荷重同定問題の不安定性」を緩和する方法について検討を行った。そこで、本年度（令和3年度）は、本研究において提案する、異なる加振振動数成分を有する複数の衝撃荷重を用いて決定された変換行列を用いる衝撃荷重履歴同定方法の有効性について、実験、および数値シミュレーションの両面から検討を行った。初めに、エアソフトガンを用いた中速衝撃試験、およびインパルスハンマを用いた低速衝撃試験に基づいて決定される変換行列と、荷重の導関数に関する制約を導入した衝撃荷重履歴同定方法を用いることにより、広い振動数帯域の加振振動数を有する低速～中速衝撃荷重の荷重履歴を精度良く同定できることを実験を通じて明らかにした。次に、異なる加振振動数成分を有する複数の衝撃荷重を用いて決定された変換行列と、荷重の導関数に関する制約を導入した衝撃荷重履歴同定方法により荷重作用位置および荷重履歴ともに精度の良い同定が実現できることを数値シミュレーションを通じて明らかにした。
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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
本研究では、複合材構造に内蔵した圧電センサネットワークによる、異物の秒速200メートル程度までの低速～高速衝突を受ける複合材構造の実時間衝撃荷重同定法を開発することを目的としている。
令和3年度研究のうち、高速衝撃荷重の作用位置・荷重履歴同定実験の実施とデータ整理については、「5. 研究実績の概要」において述べた通り、低速～中速衝撃荷重の作用位置・荷重履歴同定における提案方法の有用性の確認がおおむねできている。また、レーザ・アブレーションを用いた加振実験に基づくセンサ応答と高速衝撃荷重を関係づける実験的変換行列の作成、レーザ加振実験に基づいて作成された変換行列を用いた低速～中速衝撃荷重の作用位置・荷重履歴同定実験の実施とデータ整理、および高速衝撃荷重の作用位置・荷重履歴同定に関する予備実験の実施については、段階的な実施を継続して行っている。
以上より、現在までにおおむね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究において提案する、異物の高速衝突を受ける複合材構造の実時間衝撃荷重同定法の有効性について、インパルスハンマ打撃、および落錘衝撃実験に基づく検討、さらには軽ガス銃を用いた衝撃実験に基づく検討を行う。レーザ・アブレーションを用いた加振実験に基づく、センサ応答と高速衝撃荷重を関係づける実験的変換行列の作成、ならびに低速～高速衝撃荷重の作用位置・荷重履歴同定実験を実施し、提案する同定方法の有効性を詳細に検証する。
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| Causes of Carryover |
補助事業の目的をより精緻に達成するための研究の実施を理由として、補助事業期間を延長するとともに、次年度使用額が生じた。次年度の研究遂行に関連して、数値シミュレーションに使用するソフトウェアの購入を行う。また、研究調査・実験実施・学会発表のための国内出張を行う。
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