2015 Fiscal Year Research-status Report
刺しゅう技術を用いた構造繊維・機能繊維同時最適配置に関する研究
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26420811
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
池田 忠繁 名古屋大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (40273271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
仙場 淳彦 名城大学, 理工学部, 准教授 (60432019)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 構造・材料 / スマート構造物 / 複合材料・物性 / 解析・評価 / 構造・機能材料 / 航空宇宙工学 / 機械力学・制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き、片持ち板の特定の位置の変位を最大化するような構造繊維と機能繊維の最適配置法について検討を行った。構造繊維は炭素繊維、機能繊維は二方向形状記憶合金（TWSMA）ワイヤとした。炭素繊維平織材上に炭素繊維束とチューブに入れたTWSMAワイヤ束を最適配置する積層構成とした。強化繊維部分に対して、いくつかの炭素繊維束間隔に対する積層板の材料定数を計測し、古典積層理論を用いて、各層の材料定数を評価した。炭素繊維束の配置は局所的な繊維角度で、TWSMAワイヤの配置は三角関数で表現し、遺伝的アルゴリズムを用いて、同時に最適となる配置を計算した。得られた結果に基づき刺しゅう機で炭素繊維束とチューブに入れたTWSMAワイヤ束を配置し、真空樹脂含浸法でエポキシ樹脂を含浸し、多機能積層板を製作した。TWSMAへの電流を入り切りすることで、積層板が繰り返し変形することを確認した。
また、TWSMAの最適配置方法を応用し、強化繊維の最適局所配置法の検討も行った。ガラスクロス材上に炭素繊維束を局所配置し、ナイロンフィルムで挟み、被補強材へ熱プレス機で融着する手法を提案した。
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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
構造要素の材料特性評価、構造繊維と機能繊維の同時最適化の実現ができたこと、一次元的ではあるが補強繊維の部分的な最適配置法の提案と実現ができたことから、概ね順調と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度までは、静的問題に対する構造繊維・機能繊維同時最適配置を検討してきたが、今年度は、振動制御等の動的問題に対する同時最適配置を検討する。また、結果の定量評価や過渡現象を解析できるよう、解析モデルをより高精度する。さらに、対象とする多機能複合材をより現実的、高効率化するために、非平面構造要素を対象とした場合や二次元的な繊維配置も引き続き検討する。
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