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マイクロラティスパネルの特性評価と形状最適化設計

研究課題

研究課題/領域番号 15K05690
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関東京理科大学

研究代表者

牛島 邦晴  東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (00349838)

研究協力者 元祐 昌廣  東京理科大学, 工学部機械工学科, 准教授 (80434033)
陳 ダイコウ  江蘇大学, 客員教授
山口 昌夫  群馬大学, 理工学部機械知能システム理工学科, 教授 (90323328)
朝倉 巧  東京理科大学, 理工学部機械工学科, 講師 (60778207)
Cantwell Wesley  Khalifa University of Science and Technilogy, 教授
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2016年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワードポーラス構造 / 積層造形 / 有限要素法 / 曲げ崩壊強度 / 振動特性 / 衝撃吸収特性 / 吸音特性 / 最適化設計 / ラティス構造 / 衝撃圧潰特性 / 熱伝導特性 / additive manufacturing / 曲げ剛性 / 造形品質 / FEM / 剛性 / 強度 / 座屈
研究成果の概要

本研究では,マイクロラティス構造の活用性を探るため,様々な機械的特性について,数値シミュレーション解析による検証ならびに実試験による測定を行った.特に,従来の軽量構造との特性の違いを調べ,設計の自由度が高いラティス構造を用いることで,どこまで高い性能を実現できるのかを検討した.また,選択的レーザ溶融法による造形技術を用い,造形したラティス構造の寸法精度とレーザ照射条件との関係を明らかにした.さらに,実際に造形できる条件下でコンプライアンスの最小化を目的関数としたラティス構造の形状最適化設計を行った.それにより,選択的レーザ溶融法によるモノづくりを行うための重要な設計指針が明らかとなった.

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 2件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Evaluation of heat dissipation and structural response of a cellular panel as a heat exchanger2018

    • 著者名/発表者名
      , Kuniharu Ushijima, Masahiro Motosuke, Wesley J Cantwell
    • 雑誌名

      Journal of Sandwich Structures and Materials

      巻: - 号: 7 ページ: 2289-2312

    • DOI

      10.1177/1099636217749274

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Prediction of failure modes and peak loads in lattice sandwich panels under three-point loading2018

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Omachi, Kuniharu Ushijima, Dai-Heng Chen, Wesley J. Cantwell
    • 雑誌名

      Journal of Sandwich Structures and Materials

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] ラティス構造を利用した材料の機能化2016

    • 著者名/発表者名
      牛島邦晴
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 36-12 ページ: 35-39

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Failure behavior of micro-lattice sandwich panel subjected to three-point bending2018

    • 著者名/発表者名
      牛島邦晴
    • 学会等名
      International Conference on Structural Fatigue and Fracture Theory and Experimental Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ground Structure Based Robust Design: The Effect of Geometrical Imperfections and Constraints on the Optimal Shape of Metallic Lattice Structures Manufactured via Selective Laser Melting2018

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Koike, Kuniharu Ushijima, Junji Kato
    • 学会等名
      13th World Congress on Computational Mechanics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 選択的レーザ溶融法で作製したマイクロラティス構造の機械的特性2017

    • 著者名/発表者名
      長倉祐太,牛島邦晴
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第23期総会・講演会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 3点曲げ荷重を受けるマイクロラティスサンドイッチパネルの強度評価2017

    • 著者名/発表者名
      大町あゆみ,牛島邦晴
    • 学会等名
      日本機械学会関東支部第23期総会・講演会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 3領域からなる複合構造体の弾性係数評価2017

    • 著者名/発表者名
      鈴田照平,牛島邦晴
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ラティス構造の衝撃吸収特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      半沢光利,牛島邦晴
    • 学会等名
      日本機械学会 M&M2017材料力学カンファレンス
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 選択的レーザ溶融法で造形したマイクロラティス構造の衝撃圧潰特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      長倉祐太,牛島邦晴,山田浩之,立山耕平
    • 学会等名
      日本材料学会主催 第12回材料の衝撃問題シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 選択的レーザ溶融法で作製したマイクロラティス構造の機械的特性とその評価2017

    • 著者名/発表者名
      牛島邦晴
    • 学会等名
      2017年度日本機械学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] latticeをコアとするサンドイッチ梁の振動特性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      毛利宣裕,牛島邦晴
    • 学会等名
      MSCSoftware 2017 Users Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 軽量構造の創成と数値シミュレーション解析の役割2017

    • 著者名/発表者名
      牛島邦晴
    • 学会等名
      MSCSoftware 2017 Users Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Prediction of failure modes and peak loads in micro-lattice sandwich panels under three-point loading2017

    • 著者名/発表者名
      Ayumi Omachi, Kuniharu Ushijima, Dai-Heng Chen, Wesley J Cantwell
    • 学会等名
      3rd International Conference on Mechanics of Composites
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of heat dissipation and structural response of cellular panel as heat exchanger2017

    • 著者名/発表者名
      Shohei Higashiyama, Kuniharu Ushijima, Masahiro Motosuke, Wesley J Cantwell
    • 学会等名
      3rd International Conference on Mechanics of Composites
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] latticeをコアとするサンドイッチ梁の振動特性に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      毛利宣裕,牛島邦晴
    • 学会等名
      日本設計工学会2017年度春季大会 研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Effect of Missing Cells on the Initial Stiffness and Plastic Yielding Surface of Three-Dimensional Micro-Lattice Structures2016

    • 著者名/発表者名
      Kuniharu Ushijima
    • 学会等名
      Global Congress and Expo on Materials Science and Nanoscience
    • 発表場所
      ドバイ(UAE)
    • 年月日
      2016-10-24
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of Mechanical Properties of Micro-Lattice Panel with Irregular Cells2015

    • 著者名/発表者名
      牛島邦晴
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Advanced Dynamics and Model Based Control of Structures and Machines
    • 発表場所
      ウィーン工科大学
    • 年月日
      2015-09-20
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of Missing Cells on the Initial Stiffness and Plastic Yielding Surface of Three-Dimensional Micro-Lattice Structures2015

    • 著者名/発表者名
      牛島邦晴
    • 学会等名
      12th International Conference on the Mechanical Behavior of Materials
    • 発表場所
      カールスルーエ
    • 年月日
      2015-05-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [備考] 東京理科大学工学部機械工学科 牛島研究室

    • URL

      http://www.rs.tus.ac.jp/kuniharu/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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