2022 Fiscal Year Annual Research Report
Functionalization of tensegrity network structures based on stress relaxation and redundancy of cables
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19K21921
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
中谷 彰宏 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (50252606)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LEI XIAOWEN 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (50726148) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2023-03-31
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| Keywords | 変形体力学 / メタマテリアル / ひずみエネルギー / マルチスケール解析 / インテリジェント構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
機構の“あそび”（バックラッシュ、クリアランスなどとも称される）が持つ、構造系の力の分散、さらには、安全・安心の担保に関連する能動的意義を、積極的に評価するために、ケーブル（線材）と剛な部材を組み合わせにより決定される三次元空間の中で自立する広義のテンセグリティネットワーク構造を考える。ケーブルの一部に応力弛緩性を導入し、力学特性の変化、さらには力学的メタ構造と呼ばれる特異な機能性を見出すことを目的としている。この目的を達成するために、システムの自己釣合いを部分的に緩和した種々のモデルを作成し、力学特性の検討を行なった。
2019年度は、T3と呼ばれるケーブル（柔部材）と棒（剛部材）からなるテンセグリティユニットを連結した構造体の力学モデルを作成し、釣り合い状態と、“あそび”に対して、解析解を導出するとともに、波動伝ぱの機構を計算機シミュレーションによって解明した。2020年度は、単位構造の端部を剛体板とする剛体動力学モデルについて、柔部材の一部分に応力弛緩性を有する“あそび”を設けて、特異な波動伝ぱ現象を計算機シミュレーションによって明らかにした。2021年度は、展開構造物としての応用が期待される南京玉すだれの数理モデリングに着手した。隣接する剛体棒の運動が紐輪の長さによって規定される機構と、紐輪が終端が結絡する機構が、それぞれ、“あそび”の発生と束縛の回復であることに注目し、力学モデルを作成し、シミュレーションを行った。2022年度は、テンセグリティ構造が柔部材の初期張力によって剛性を可変にできることに注目し、内力の変化によるアクティブな傾斜機能材料の設計可能性を調査した。さらに欠損部を設けたモデル構造に対して力学的なクローキングの可能性を機械学習により明らかにした。
一連の研究から、“あそび”を積極的に組み入れた人工物創製の可能性に結びつく知見を見出した。
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