2014 Fiscal Year Annual Research Report
剛・柔の効果的組合せにより高靭性・応力集中低減を実現する革新的海洋構造技術の開発
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24686096
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
佐藤 太裕 北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00344482)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 構造力学 / 構造・機能材料 / 座屈 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は海洋構造物をはじめとする広範な工学的構造物に用いられる既存の構造材料、複合構造の概念を大きく覆す「剛・柔材料を効果的に組み合わせることにより高靱性・応力集中の低減を容易に実現可能な新しい発想に基づく構造システム」の研究開発を目的としたものである。初年度、第２年度までに主に解析的観点から数理モデルの構築、解析コードの開発などを行ってきた。最終年度はそれを基に研究を推進し、以下の成果を得た。
（１）単層および多層カーボンナノチューブの外圧作用時の大変形挙動について、分子動力学解析により再現した。この解析はこれまで用いてきた円筒シェル理論ベースの解析では再現できなかった欠陥を有する、いわゆる不完全系のカーボンナノチューブの解析を可能としたものである。これにより二層カーボンナノチューブにおいて欠陥部分が突出する特異な現象を見出し、かつ除荷後に完全系では見られない塑性変形が生じることを明らかにした。この結果はカーボンナノチューブの工学的利用、特に他媒体の内包などといった観点から有用な知見であり、さらに検証を進める予定である。
（２）力学解析により得られるカーボンナノチューブの変形特性と導電性変化の関係についてバンドギャップ計算により検証を行った。これにより座屈直後の変形性状ではなく、変形進行後の原子同士が近づくことにより、導電性が大きく変化することが明らかとなった。
（３）構造材と弾性媒質の相互作用がもらたす力学的性質について、構造力学的視点から検証を行った。この中で昨年度までの検討で新たに明らかになった「らせん座屈現象」について詳細な定式化を行い、引張力作用時にもらせん変形が発達することなど、特徴的な特性を明らかにした。
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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