2023 Fiscal Year Annual Research Report
Transformative Designing of Structural Materials Based on Lightweight Metallic Cellular-Solids Composed of Tachi-Miura Polyhedron
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22K18750
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
國峯 崇裕 金沢大学, 機械工学系, 准教授 (90612705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安田 博実 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, 助教 (10910903)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | セル構造体 / Tachi-Miura多面体 / 金属積層造形 / 機械的性質 / 圧縮試験 / 衝撃試験 / 衝撃エネルギー吸収性能 / 形状最適化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に以下の3項目について検討を行った．すなわち，（I）Tachi-Miura多面体（TMP）によるセル構造体のデザインと数値解析による機械特性の予測，（II）金属積層造形によるTMPセル構造体の精密な構造制御と試作，（III）圧縮試験・衝撃試験による新規セル構造体の機械的性質の検証を実施した．これらの結果を踏まえ，今年度は種々のTMPマルチセル構造体をステンレス鋼（SUS316L）とアルミニウム合金（AlSi10Mg）を用いて試作し，準静的圧縮試験や衝撃試験を実施した．TMPマルチセル構造体の種々の形状パラメータを変化させることで，ヤング率，圧縮強度，変位，衝撃エネルギー吸収性能，相対密度等を精密に制御でき，またそれらのモデルの中には従来のセル構造体では達成できなかった軽量化と相反する圧縮強度の合理的な制御もある程度は可能であるパラメータ領域があることが見出された．また，TMPマルチセル構造体を金属積層造形で精密に試作し，その機械的性質を十分に引き出すためには，TMPの折角とオーバーハング角の関係性や，材料の延性改善のための熱処理条件等も重要なパラメータとなり，これらの条件等も含めてTMPマルチセル構造体の種々の条件の最適化を実施し，上記の構造と機械的性質の関係性について明らかにした．これらの探索した種々の形状のTMPマルチセル構造体の中で，上記の機械的性質のバランスが良いものに関しては例として報告書に詳細に記載する．
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