| 研究課題/領域番号 |
14350516
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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 |
航空宇宙工学
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| 研究機関 | 独立行政法人宇宙航空研究開発機構 |
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研究代表者 |
名取 通弘 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造・材料工学研究系, 教授 (00013722)
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| 研究分担者 |
樋口 健 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造・材料工学研究系, 助教授 (60165090)
奥泉 信克 宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究本部・宇宙構造・材料工学研究系, 助手 (10321564)
石村 康生 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助手 (10333626)
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| 研究期間 (年度) |
2001 – 2004
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| 研究課題ステータス |
完了 (2004年度)
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| 配分額 *注記 |
14,600千円 (直接経費: 14,600千円)
2004年度: 5,500千円 (直接経費: 5,500千円)
2003年度: 5,100千円 (直接経費: 5,100千円)
2002年度: 4,000千円 (直接経費: 4,000千円)
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| キーワード | 階層モジュラー構造物 / 自然物と人工物の概念 / 柔軟構造要素 / 膜面 / リンクル / 非線形有限要素法 / 張力場理論 / 修正応力歪みテンソル / 階層モジュール構造 / ケーブル構造 / 膜面構造 / 展開構造 / 柔軟要素 / リンクル現象 / 構造制御 / 構造物システム / Structure Concepts / Modular Structures / Flexible Elements / Cables and Membrane |
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| 研究概要 |
将来の宇宙構造物システムには、機能の多様性や、拡張性、さらには耐故障性に優れていることが望まれる。モジュール型の膜面展開構造物はそれらに対応できる構造物システムとして、今までにない新しい構造物の概念を提示しうる可能性を持っている。そのような構造物の研究のためには、モジュール構造の概念を明らかにすることと、ケーブルや膜面構造の力学特性を解明することが重要である。それら両者は現在の構造工学においては、いまだに十分なアプローチが確立していない困難な課題である。本研究では、モジュール構造の概念を考察して構造物システムのありかたを再検討し、また膜面に本質的なリンクル(しわ)現象の物理的な解釈にもとづいた新たな解析方法を提示するとともに、膜面のリンクル現象そのものも具体的に解明した。
モジュール構造の概念は人工物や自然物によく見られるが、人工物では製造、試験、輸送、解析などの観点から機能別にまとめられたサブシステムとして考えられてきた。それに対し自然物では同じ機能を持つ合同あるいは相似なモジュールが集まってシステムの全体を構成している。同じモジュールの繰り返しを階層的に人工物に取り入れることによって、従来の構造物が目指した方向とは別の可能性があることを、平面トラス構造を例として示した。
膜面要素のリンクル現象については、応力状態のみに注目した張力場理論にもとづいた解析と厳密な非線形有限要素解析とを並行して、二つの解析方法のそれぞれの利点を明らかにするとともに、具体的な膜面の挙動を明らかにした。さらに矩形膜の模型実験とを行った。それらの結果、膜面が強いリンクル状態にあっても安定した解析が可能となる修正応力歪みテンソルによる張力場有限要素法を提示し、またリンクル現象には境界周辺の影響が非常に強く現れることなどリンクル現象そのものの特性を明確にした。
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