2020 Fiscal Year Research-status Report
| Project/Area Number |
19K06320
|
|---|
| Research Institution | Kagoshima University |
|---|
Principal Investigator |
横須賀 洋平 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40459219)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 張力安定構造 / 農業用ハウス / 座標仮定有限要素法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
近年，常時被災発生地以外の異常な気象変動による農業用ハウスの被災例が全国各地で報告されている．人命被害はなくとも，農林水産業における被害は甚大なものである．被害のあった農業用ハウス，特に細径のパイプハウスは異常な気象変動による外乱に対する剛性が得られておらず，また剛性を十分に上げると経済性を欠く構造物となってしまう．
本研究の目的は，軽量で高剛性な力学特性を持つ張力安定化補剛による構造システムを農業用ハウスに導入することで，経済性と構造剛性に優れた農業用ハウスの設計を目的とする．これまでに，張力安定化補剛による構造システムは，ケーブルとトラス部材による軸抵抗型の1次元要素の直線材を利用した自己釣合い形状を導出してきた．これに加え，アーチ型架構を実現するための梁要素，ビニールやETFE膜などを実現する膜要素の複合要素による自己釣合い形状を求めることが必要となる．本研究では，ケーブルや膜の自己釣合い形状を求める座標仮定有限要素法を用いる．しかし，曲線材を表す梁要素は，曲率を座標関数で表現する定式化が必要となり，これを厳密に求める場合，複雑な計算が必要となる．令和2年度における研究実績は，マルチボディダイナミクスの分野で実績があるAbsolute Nodal Coordinate formulation (ANC法)を参考として，座標仮定有限要素法と組み合わせて自己釣合い形状が求められる梁要素の定式化の検証を行った．平面問題におけるアーチ架構モデルの非線形解析による数値結果の妥当性を確認し，ケーブルと梁要素の複合構造の自己釣合い形状の形状解析結果の妥当性を確認した．現在は，3次元空間における立体架構モデルに関する妥当性の検証を行い，剛性の高い農業用ハウスの設計に応用する段階にある．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
現在までの進捗状況はやや遅れている．研究計画書に記載の張力安定化補剛による構造システムは，軸抵抗のみを考慮してケーブルとトラスの要素を与えていた．しかし，令和元年度の研究実績より曲線材とケーブルの自己釣合い形状の形状解析が実現できる段階に進んできている．これにより，当初予定していたケーブルとトラスの直線材に，多様な自己釣合い形状が求められる曲線材や膜材の要素を加えることができる．研究計画書に記載の実験が当初予定していたより遅れている段階にはあるが，適切な解析モデルを評価できる解析手法が確立してきている．本手法を3次元空間の立体架構モデルに応用することで，実験モデルの製作を行うことが可能である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題の今後の推進方策は以下のとおりである．
1) 構造剛性に優れた農業用ハウスの設計のために，多様な自己釣合い形状を得る座標仮定有限要素法と組み合わせた梁要素の定式化を進める．
2) 自己釣合い形状を得る解析条件の設定を検討し，耐風性に対する構造剛性に優れた農業用ハウスの設計を定める．
3) 実験用モデルの張力導入や簡易載荷による応答値を評価し，妥当性を検証する．
|
| Causes of Carryover |
発表予定であった学会が遠隔開催となったことにより予算を旅費に充当することができなかった．令和3年度は遠隔開催の予定を見込んで支出計画を行う．
具体的には，遠隔と対面のハイブリッド開催予定の学会および実験用の消耗品費に充当する．
|
