2020 Fiscal Year Research-status Report
立体ねじり折り展開宇宙構造物の構造概念の解明と立体モジュラー構造の構築方法の探求
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19K15208
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
有田 祥子 静岡大学, 工学部, 助教 (50800629)
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2020-02-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 立体ねじり折り / 宇宙機構造物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
立体ねじり折りの展開構造様式を構造力学的に探究し，大型宇宙構造物としての設計に繋げてゆくために，【内容1】構造概念・特徴・変形メカニズムを明らかにすること，【内容2】展開の変形のコントロール方法を明らかにすること，【内容3】3次元モジュラー構造の数理モデルを示すことの，3つの目的を設定し，下記の成果を得た．
【内容1】立体ねじり折りの展開構造の特性調査について：解析用形状モデルを作成し，動的座屈解析を用いたFEMにて大変形する支柱の座屈解析を実施した．これにより，運動を考慮した解析中での座屈モードを得た．また，実験用モックアップを作成して実施した振動試験，および汎用構造解析ソフトによる固有値解析を実施し，座屈解析結果と比較・検討することで展開の変形モードの推定値が得られた．展開中の支持部材の3次元形状計測については，展開速度が想定より速く，外形全体をステレオ計測法で良い精度で取得できなかったため，構造物の内部と外部にカメラを設置してマーカーを追尾し，それぞれの撮影画像から形状推定する計測方法とした．この実験から，8本の支柱の，展開時の非対称変形の形状が観測された．以上の実施内容から，基本特性としての座屈・変形モードと，初期不整等を有する場合の非対称形状の取得まで達成した．以降の研究の基礎的知見とする．
【内容2】展開の変形のコントロール方法について：展開力計測については，3軸ロードセルによって展開力を計測する実験を実施し，自律展開機構が与える展開捩り軸方向への力および捩りモーメントの値を取得した．また，展開機構の展開力を決定する構造パラメータについて整理し，展開機構の展開動力を画像解析と曲げ・捩りの理論式から導出する方法を構築した．
【内容3】3次元モジュラー構造について：モジュラー構造の結合ルールとモジュラー構造の剛性について先行研究の知見を整理し，基本理論の確認を行った．
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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
内容1,2について，予定していた解析・実験を一通り実施できた．実験方法について一部変更があったものの，目標としていたデータを取得することはできた．これにより，以降の研究の材料となるデータが得られている．内容3についても定式化に必要な情報の整理ができている．ただし，現段階ではまだ本研究に必要な解析と実験の手法を構築したまでであり，結果の比較と相互のフィードバック，パラメトリックスタディなどの本研究の核心部分についてはこれから取り組むため，当初の計画以上に進展したとまでは言えないと自己評価する．
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| Strategy for Future Research Activity |
内容1について，得られた解析結果および実験結果を比較・検討する．座屈解析をベースとした基本的な変形モードと，初期不整を有し非対称展開する場合の関係を調査していくことにより，展開再現性を確認する方法を検討してゆく．これにより，内容2と繋げてゆく．
内容2については，展開力のコントロールパラメータが展開中の変形やにどのような影響を与えるのか，構築した理論をベースとして検討してゆく．座屈解析による変形形状の推定において，内容2で得る具体的な展開力の値を解析に適用することにより，内容1と繋げてゆく．
内容3については，結合ルールの数理モデル化に取り組むとともに，内容1,2で得られた知見を用いることでモジュラー構造の剛性の調査まで発展させたいと考えている．
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| Causes of Carryover |
旅費として予定していた支出をオンライン学会により使用しなかったため，当該助成金が生じた．使途計画としては，次年度の実験の物品費として使用を計画している．
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