2022 Fiscal Year Annual Research Report
膜面-ケーブル複合構造物を対象としたIGA/FEMハイブリッド解析法の開発
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20K04924
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| Research Institution | Tokai University |
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Principal Investigator |
中篠 恭一 東海大学, 工学部, 准教授 (60408028)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
齋藤 芳隆 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (50300702)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | アイソジオメトリック解析 / 変分法 / ケーブルー膜面複合構造物 / 有限要素法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，有限要素法に代わる新たな解析手法として近年注目を集めているIsogeometric解析(IGA)で採用されているパラメータ空間の特殊性に着想を得たものである．具体的には，IGAと有限要素法(FEM)を組み合わせたIGA/FEMハイブリッド手法を新たに提案/開発して，これをケーブル－膜面複合構造物の数値構造解析に応用することを目的に掲げた．解析対象のケーブル－膜面複合構造物としては，ゴッサマー構造物に代表される超軽量宇宙構造物や，菱目の網を被せることで耐圧性能を高めた新型成層圏気球を念頭に置いている．
最終年度の総括として，上記着想に基づくIGA/FEMハイブリッド法の定式化は完了したものの，これを既存のIGAコードに実装するには至らなかった．一方で，当初予定にはなかった研究成果として，新型成層圏気球の膨張時形状を予測できる理論解を導出し，さらに菱目網の幾何パラメータを最適化することで，気球重量を保ったまま容積を3倍程度にまで増加させることが可能であることを見いだした．
同気球に関しては，IGA/FEMハイブリッド法の解析精度を検証するため，小型試験気球を用いた3次元形状試験を実施する予定となっていたが，この試験は昨年度に実施しており，その際，気球の3次元形状を高精度で取得済みである．
本課題の研究期間内に，IGA/FEMハイブリッド法の数値解析コードを完成させることはできなかったが，研究期間終了後の現在もIGA/FEMハイブリッド法の開発は継続しており，数値解析コードの完成後，上記試験で取得した気球形状データとの定量比較を行い，解析精度の検証を行う予定である．
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