| 研究課題/領域番号 |
10650898
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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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 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 大阪府立大学 |
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研究代表者 |
石田 良平 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 講師 (30145817)
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| 研究分担者 |
村瀬 治比古 大阪府立大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (20137243)
小山 修平 大阪府立大学, 大学院・農学生命科学研究科, 教授 (00112540)
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| 研究期間 (年度) |
1998 – 2000
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| 研究課題ステータス |
完了 (2000年度)
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| 配分額 *注記 |
3,400千円 (直接経費: 3,400千円)
2000年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
1999年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
1998年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
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| キーワード | ニューマチックストラクチャ / 空気膜構造 / 相似則 / 有限要素法 / 構造制御 / 概念設計 / 非線型微分方程式 / 微分幾何学 / ポアソン方程式 / 地球外環境 |
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| 研究概要 |
本研究は、宇宙分野でのニューマチック構造の応用について考え、概念設計を行うことを主目的とした。具体的な宇宙分野での応用に関して、地球から最も近く有効な資源が豊富にある月での人類の長期にわたっての居住が可能な構造物を考えた。月面環境での制約条件から、概念設計例として、月面の表土であるレゴリスで覆われた半球形の二重膜構造物を示し、構造物の利点を整理した。
ニューマチック構造の支配方程式については、等張力膜面とそれを支配する非線型微分方程式とその線形近似としてのポアソン方程式について述べた。さらに、微分幾何学からのアプローチ、近似方程式を用いた厳密解と有限要素法の定式化ならびに数値計算を行った。また、実際の膜構造は等張力膜面ではないという観点から、膜構造に関する仮想仕事の原理についてまとめた。
宇宙分野での居住空間としてのニューマチック構造に求められる条件、仮想仕事の原理に基づいたRitz法による数値解析、地球外惑星でのニューマチック構造に関する概念設計について述べた。特に、モデルと実際の構造物との間に成立する相似則を新たに定式化した。また、相似則の確認のための基礎実験を行い、その結果、相似則はほぼ確認された。
ニューマチック構造物の形態制御については、内部圧力を制御することが重要あると考えられる。内部圧力は膜面に対して均一に作用するので、部分的な形態制御のためには、部分的に膜厚を変化させることが考えられる。部分的な膜厚の変化は場合によっては局部的に大きな膜応力を生じさせることになり、構造上不利である。しかしながら、第3編で述べたようなSoilを膜面にかぶせることによってある程度形態の制御(静的な意味での)が可能であると結論づけることができる。
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