2021 Fiscal Year Annual Research Report
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19K06320
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
横須賀 洋平 鹿児島大学, 理工学域工学系, 准教授 (40459219)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 張力安定構造 / 農業用ハウス / 座標仮定有限要素法 |
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| 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．令和３年度における研究実績は，3次元空間における立体架構モデルに対する座標仮定有限要素法によるケーブルや膜、梁要素の自己釣合い形状の形状解析を実施し、応力変形解析による許容解が得られることを確認した．強制変形による曲線梁と膜の釣合い形状の探索を行うことで簡易的な建設が可能であることを示し、剛性の高い農業用ハウスの設計に応用が可能であることを数値解析により示した．研究期間終了後も引き続き数値解析や実験によってさらなる検証を行っていく．
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