| 研究課題/領域番号 |
07455394
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
船舶工学
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
影山 和郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50214276)
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| 研究分担者 |
大澤 勇 (大沢 勇) 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (00143389)
鈴木 敏夫 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (20010895)
金原 勲 東京大学, 大学院・工学系研究科, 教授 (50011101)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1997
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| 研究課題ステータス |
完了 (1997年度)
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| 配分額 *注記 |
6,200千円 (直接経費: 6,200千円)
1997年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
1996年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
1995年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
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| キーワード | 複合材料 / 構造解析 / 積層板 / 有限要素法 / シミュレーションベース / メゾスコピック / ラピッドプロトタイプング / 力学特性 / ラピッドプロトタイピング / 複合材料構造 / アルゴリズム / 積層板理論 / 曲面直交座標 / 繊維配向角 / 構造モデル / オブジェクト指向 |
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| 研究概要 |
従来の等方均質材料を対象とした設計システムの問題点を、具体的な設計例を示して明らかにし、その解決策について考察した結果、設計者がイメージした積層構造をオブジェクト指向の概念を用いてモデル化する積層材料様の設計支援システムの試作を行った。実際の複合材料構造を製作する際に用いられる積層プロセスをモデルに、計算機上に構造物の形状と積層構成(積層領域、材料の種類、積層方向など)を定義する方法を提案している。さらに構造解析システムとのインターフェースを検討し、有限要素内で弾性主軸(繊維方向、積層方向)が変化する場合の取り扱い、積層構成テーブルの作成など、汎用有限要素解析コードを複合材料構造に適用する際の利便性を高める試みを行った。
KirchhoffやMindlinの仮定では、ハニカムサンドイッチ板のような著しい板厚方向不均質性を有する板の曲げ変形解析の精度が不十分であることを、具体的な解析例により示し、多層・高次変形仮定にもとづく有限要素開発の必要性を明示した。複合材料積層板をいくつかの層に分け、各層の変位分布を任意の次数の多項式で近似することにより、板厚方向の不連続的応力・ひずみ分布と層間応力を必要な精度で解析できる有限要素構造解析プログラムを開発した。層間の変位の連続性については、厳密に解く方法とペナルティー法により解く方法の2通りの方法を用いている。これにより、極端な板厚方向不均質性と異方性を有するサンドイッチ板の変形と応力分布が精度良く求められること、複合材料積層板の自由端での層間応力を十分な精度で求められることを数値解析例により示した。
上記複合材料構造の数値モデルの応用としてCFRP(炭素繊維強化プラスチック)製ゴルフクラブの振動特性におよぼす材料と積層構成の影響の予測、シート状中間素材の可貼性をと積層誤差を推定し、その有用性を実験により検証している。
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